リボザイムの機能解明を目指したローリング・シンクロナイゼーション法の開発

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ヒト遺伝子配列の解明がなされ、ポストゲノムシーケンス研究において、ゲノム構造の特異性や機能の解明が注目されている。機能ゲノム科学の中でも、特に注目されているのは、遺伝情報だけでなく、様々な触媒機能を有する核酸、すなわちリボザイム(またはデオキシリボザイム)の配列と機能である。このリボザイムは、エイズやガンなどの遺伝情報を認識し、切断することができるため、新規核酸薬剤として、バイオテクノロジー分野での実用に期待が高まっている。リボザイムの利用にあたっては、効率よく触媒機能を発現するリボザイム分子の設計と同時に、大量合成系の構築が最重要課題となる。本研究では、これらの問題を解決するために、ローリング・シンクロナイゼーション法を開発し、評価している。ローリングシンクロナイゼーション法を用いることで、環状の一本鎖DNAを鋳型とした転写反応と、生じたRNA鎖に含まれるリボザイム配列による短鎖RNAの生成が同調して進行し、リボザイムを大量に合成することができた。環状DNAとRNAポリメラーゼの認識過程に関する解析を行ったところ、本研究で開発した鋳型の環状DNAは、同様の配列を持つ直鎖状DNAよりも安定にRNAポリメラーゼと複合体を形成することを明らかにした。また、リボザイムの収量と鋳型DNAの構造が密接に関係することから、鋳型DNAの塩基配列から高次構造を予測するためのパラメータの開発も行った。さらに、鋳型分子内で生じる特殊構造として、ウイルスに見られる棒状構造以外の構造の効果を考慮するために、四重鎖構造に関して構造安定性を解析した。また、ローリング・シンクロナイゼーション法は生体内でリボザイムを発現させることができるため、生体内での挙動を予測するクラウデイング条件下での核酸構造安定性の解析も行い、応用範囲の広い熱力学的安定性の指標を得た。