化学修飾DNAを用いた遺伝子発現の光制御

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遺伝子の発現形態であるタンパク質は、DNAの塩基配列にシンクロナイズして生産される。DNAの化学修飾は、このような遺伝子発現などへの応用から多くの注目が集められ、これまで数多くの報告がされてきた。しかし光のような外部刺激に応答して遺伝子発現を可逆的に制御した例はほとんど報告されていない。我々は、光照射で可逆的に構造異性化するアゾベンゼンを組み込んだ化学修飾DNAを合成し、これを用いて遺伝子発現の光制御を目指す。前年度我々は、T7プロモーターにアゾベンゼンを導入することで、T7-RNAポリメラーゼ(T7-RNAP)による転写反応のOn-Off光制御の実現に成功した。本年度はT7の代わりにSP6-RNAPを使用し、プロモーターへのアゾベンゼン導入による転写反応の光制御に汎用性があるかどうかについて検討した。ファージRNAPの一種であるSP6-RNAPの17塩基対からなるプロモーター配列はRNAP結合領域とTATA領域を含む転写開始領域といった二つの領域に分けられる。そこで、この2つの領域にアゾベンゼンを導入し、転写反応の光制御効果を検討した。アゾベンゼン残基を含まない天然のプロモーターを用いた場合には迅速な転写反応が進行し、UV照射下と未照射下で転写速度に差はほとんど認められなかった。一方アゾベンゼン残基をTATA領域のNon-template strand側の-1位と+1位の間と、RNAP結合領域の-11位と-12位の間にそれぞれ導入したプロモーターを用いたところ、UV未照射下では転写反応が著しく抑制された。それに対してインキュベーション前に1分間UV照射したところ、転写が効率よく進行することが明らかとなった(図1 lane4-6)。以上より、アゾベンゼンをSP6 RNAPのプロモーターに導入することでも、転写反応のON/OFF的な光制御に成功した。また、RNase H反応の光制御にも成功した。