RNA 2次構造を利用した遺伝子制御のための点突然変異のデザイン
【研究キーワード】
２次構造 / RNA / 点突然変異 / 原核生物 / 翻訳 / RNA2次構造 / 遺伝子発現 / 比較ゲノム / 配列設計 / 2次構造
【研究成果の概要】
大腸菌のmRNA配列とタンパク質発現量に関する大規模データを分析し、タンパク質発現量と高い相関を示すmRNAの２次構造的特徴を抽出した。この特徴は最小自由エネルギーなどの既存の２次構造的特徴よりも高い相関を持つことを示した。さらに、この特徴を改良するとともに、これを学習するアルゴリズムを開発した。また、発見した特徴に基づきタンパク質発現量を正または負に制御する突然変異をデザインするアルゴリズムを開発した。
【研究の社会的意義】
遺伝子発現を人為的に制御する技術の開発は、学術的にも産業的にも重要である。本研究では、近年技術発展が著しいゲノムへの点突然変異を利用して、原核生物の遺伝子発現をプラスミド非依存的に制御する新しい情報技術を開発した。最近、大腸菌などの原核生物では開始コドン付近のmRNA 2次構造と、遺伝子の翻訳効率が強く関連することが示された。そこで、開始コドン付近の2次構造変化を引き起こすことで、翻訳効率を正あるいは負に制御できる点突然変異をデザインするアルゴリズムを開発した。この点突然変異による遺伝子制御は、面倒なゲノム改変や、外来性の発現調節因子なしで内在性遺伝子を個別に制御できるというメリットがある。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)