RNA分解産物をリサイクルするリガーゼリボザイムの創出

创建可回收 RNA 降解产物的连接酶核酶

• 批准号: 22K19118
• 负责人: 加藤 義雄
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19118/
• 关键词: RNA; 進化分子工学; リガーゼ; リボザイム

RNAワールド仮説では、前生物的な地球環境において、簡単な有機分子群が縮合を繰り返しながら大きな分子種へと変換され、モノマーヌクレオチドが大量に存在し得たという前提に端を発する。現代生物は、リボヌクレオチド三リン酸（NTP）を利用してポリマー化することにより、RNAを生合成している。NTPを基質として利用しポリマー化を促進する反応が、RNA自身によって触媒されるとするならば、自己複製可能なRNAが誕生できるのではないか、というのがNTP型仮説である。実際2001年に、NTPを連続的に縮合していく反応を触媒できるような酵素が人工進化によって作成されてきたことで、このNTP型仮説の実証が近づいてきた。しかし、前生物的環境において大量に存在し得たRNAモノマーはNTP型ではなく環状リン酸型ヌクレオチドである蓋然性が高いとの推測にもとづき、環状リン酸型のRNAポリメラーゼが存在し得たのではないかと仮説を立てた。この環状リン酸型仮説が成立しうるとすると、環状リン酸型ポリメラーゼ以前に環状リン酸型リガーゼリボザイムが出現し得たと推察される。そこで本研究では進化工学により、環状リン酸型リガーゼリボザイムの取得を試みる。初年度は、3’末端に環状リン酸を有する基質RNAと、5'末端にヒドロキシ基を有するリボザイムRNAを、安定的に調製供給する手法として、いくつかの手法論を検討した。また、初期配列としては微弱なリガーゼ活性を有する既知配列をスキャフォールドとして採用し、変異を導入しながらその効率を向上させる方針で、設計を進めている。

RNA ワ ー ル ド 仮 said で は, former biological な earth environment に お い て, Jane 単 な organic molecules of が condensation を Qiao り return し な が ら big き な molecules of へ と variations in さ れ, モ ノ マ ー ヌ ク レ オ チ ド が there exists に し must た と い う premise に end を 発 す る. Modern biological は, リ ボ ヌ ク レ オ チ ド three リ ン acid (NTP) を using し て ポ リ マ ー change す る こ と に よ り, RNA を biosynthesis し て い る. NTP を matrix と し て using し ポ リ マ ー を promoting す る anti 応 が, RNA itself に よ っ て catalyst さ れ る と す る な ら ば, own replication may な RNA が で き る の で は な い か, と い う の が NTP type 仮 said で あ る. Be interstate 2001 に, NTP を even 続 に condensation し て い く anti 応 を catalyst で き る よ う な enzyme が artificial evolution に よ っ て made さ れ て き た こ と で, こ の NTP type 仮 said の card be が nearly づ い て き た. し か し, former biological environment に お い て し have plentiful supply of に た RNA モ ノ マ ー は NTP type で は な く annular リ ン acid type ヌ ク レ オ チ ド で あ る high probability が い と の speculation に も と づ き, annular リ ン acid type の RNA ポ リ メ ラ ー ゼ が presence of し た の で は な い か と 仮 said を て た. こ の annular リ ン acid type 仮 said が established し う る と す る と, annular リ ン acid type ポ リ メ ラ ー ゼ に ring before リ ン acid type リ ガ ー ゼ リ ボ ザ イ ム が appears し た と push examine さ れ る. そ こ で this study で は evolutionary engineering に よ り, annular リ ン acid type リ ガ ー ゼ リ ボ ザ イ ム の try get を み る. Early annual は, 3 'end に annular リ ン acid を have す る matrix RNA と, 5' end に ヒ ド ロ キ シ を has an す る リ ボ ザ イ ム RNA を, stable supply of に modulation す る gimmick と し て, い く つ か の technique theory of を 検 beg し た. ま た, early match column と し て は weak な リ ガ ー ゼ activity を す る already know with column を ス キ ャ フ ォ ー ル ド と し て し, - different を import し な が ら そ の を sharper rate upward さ せ る policy で, design を into め て い る.