遺伝子発現に関与する核酸の特異構造と金属イオンの役割

本研究では、リボザイムのダウンサイジングを目的として、これまでに、Pb^<2+>イオンによってRNAの非塩基対部位を特異的に切断する小型リボザイムの開発に成功している。本年度は、さらに安定で反応効率のよいリボザイムを開発することを試みた。その結果、ヌクレアーゼ耐性を有するある種のDNAにリボザイム活性(部位特異的RNA切断活性)があることを見出した。具体的には、in vitro selectionの手法を用いて見出された、RNA(rAGGGACA・UGCCAGGC)を特異的に切断する基本型デオキシリボザイム(dGCCTGGCA-G_1G_2C_3T_4A_5G_6C_7T_8A_9C_<10>A_<11>A_<12>C_<13>G_<14>A_<15>GCCCT)とその変異型デオキシリボザイムを対象にして、RNA切断活性に対するデオキシリボザイムの活性部位の塩基配列及び金属イオンの影響について詳細に検討した。その結果、基本型デオキシリボザイムは、Mn^<2+>、Mg^<2+>、Ca^<2+>の金属イオン存在下で基質RNAをrApU間で一箇所切断すること、Ca^<2+>イオン存在下ではそのRNA切断反応のk_<cat>/K_mの値が1.3エ10^7M^<-1>min^<-1>であること、活性部位のループの配列がdG_1G_2C_3T_4A_9C_<10>A_<11>A_<12>C_<13>G_<14>A_<15>である変異型デオキシリボザイムの場合、k_<cat>/K_mの値が1.7エ10^7M^<-1>min^<-1>となり、基本型デオキシリボザイムと同程度の値を示すことなどが明らかになった。また、野生型デオキシリボザイムと同じ活性部位の鎖長をもつがabasic部位を含む変異型デオキシリボザイム(G_1G_2C_3T_4XXXXA_9C_<10>A_<11>A_<12>C_<13>G_<14>A_<15>;Xはabasicヌクレオチド)の場合、k_<cat>/K_mの値が0.44エ10^7M^<-1>min^<-1>と小さくなることも見出された。

本研究では、リボザイムのダウンサイジングを目的として、これまでに、Pb^<2+>イオンによってRNAの非塩基対部位を特異的に切断する小型リボザイムの開発に成功している。本年度は、さらに安定で反応効率のよいリボザイムを開発することを試みた。その結果、ヌクレアーゼ耐性を有するある種のDNAにリボザイム活性(部位特異的RNA切断活性)があることを見出した。具体的には、in vitro selectionの手法を用いて見出された、RNA(rAGGGACA・UGCCAGGC)を特異的に切断する基本型デオキシリボザイム(dGCCTGGCA-G_1G_2C_3T_4A_5G_6C_7T_8A_9C_<10>A_<11>A_<12>C_<13>G_<14>A_<15>GCCCT)とその変異型デオキシリボザイムを対象にして、RNA切断活性に対するデオキシリボザイムの活性部位の塩基配列及び金属イオンの影響について詳細に検討した。その結果、基本型デオキシリボザイムは、Mn^<2+>、Mg^<2+>、Ca^<2+>の金属イオン存在下で基質RNAをrApU間で一箇所切断すること、Ca^<2+>イオン存在下ではそのRNA切断反応のk_<cat>/K_mの値が1.3エ10^7M^<-1>min^<-1>であること、活性部位のループの配列がdG_1G_2C_3T_4A_9C_<10>A_<11>A_<12>C_<13>G_<14>A_<15>である変異型デオキシリボザイムの場合、k_<cat>/K_mの値が1.7エ10^7M^<-1>min^<-1>となり、基本型デオキシリボザイムと同程度の値を示すことなどが明らかになった。また、野生型デオキシリボザイムと同じ活性部位の鎖長をもつがabasic部位を含む変異型デオキシリボザイム(G_1G_2C_3T_4XXXXA_9C_<10>A_<11>A_<12>C_<13>G_<14>A_<15>;Xはabasicヌクレオチド)の場合、k_<cat>/K_mの値が0.44エ10^7M^<-1>min^<-1>と小さくなることも見出された。