Innovative Tech
「プログラム可能」な新DNA編集技術 東大などが発表 さまざまな2つのDNAを切って組み換え
Innovative Tech:
このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」(シームレス)を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。
X: @shiropen2
東京大学先端科学技術研究センターの西増弘志教授らのグループとアーク研究所のパトリック・スー博士らのグループによる共同研究チームが、大腸菌の中にDNAを組み換えできる能力を持つ分子システムを発見したと発表した。この研究成果は6月26日、科学誌「Nature」に2報同時掲載された。
研究チームは、大腸菌のゲノムに存在する「IS621転移因子」が2つの重要な要素を産生することを明らかにした。1つは「IS621リコンビナーゼ」と呼ばれるタンパク質性の酵素であり、もう1つは「ブリッジRNA」と名付けられた非コードRNAである。これらの分子が協力して働くことで、DNAの特定の部分を切り取り、別の場所に組み換える複雑な過程を実現する。このシステムの仕組みは以下の通りである。まず、IS621リコンビナーゼがブリッジRNAと複合体を形成する。次に、この複合体がドナーDNA(移動させたいDNA)とターゲットDNA(移動先のDNA)の両方に結合する。その後、IS621リコンビナーゼがDNAの切断や交換、再結合という複雑な過程を段階的に行う。
IS621リコンビナーゼの特筆すべき点は、その「プログラム可能性」にある。通常、DNA組換え酵素は特定のDNA配列しか認識できないが、IS621リコンビナーゼはブリッジRNAの助けを借りることで、さまざまなDNA配列を認識し、編集ができる。ブリッジRNAはドナー結合ループ(DBL)とターゲット結合ループ(TBL)という2つの重要な領域を持っており、DBLがドナーDNAと、TBLがターゲットDNAと相補的に結合する。これらのループのDNA結合領域の塩基配列を変更できることで、さまざまな塩基配列をもつドナーDNAとターゲットDNAの間の組換えが可能に。IS621リコンビナーゼは「プログラム可能な」RNA依存性DNA組換え酵素として機能する。
研究チームは、クライオ電子顕微鏡を用いてこの分子システムの詳細な立体構造を解明した。その結果、4分子のIS621リコンビナーゼ、ブリッジRNA、ドナーDNA、ターゲットDNAが複雑に絡み合った構造が明らかになった。この構造解析により、DNA編集の詳細なメカニズムを解明できた。
この新しいDNA編集システムは、既存のCRISPR-Cas9システムとは異なる特徴を持っている。Cas9は1か所のガイド領域を持つガイドRNAを使用し、1つのターゲットDNAを認識して切断。一方、IS621は4か所のガイド領域を持つブリッジRNAを使用し、ターゲットDNAとドナーDNAの2つを同時に認識する。また、IS621はDNAの切断だけでなく、交換・再結合も行う複雑な反応を触媒する。この特性により、IS621システムはCRISPR-Cas9では困難だった長鎖DNAのノックインなど、より複雑なゲノム改変ができる可能性がある。そのため、IS621システムは次世代のゲノム編集ツールとして期待されている。
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
Innovative Tech
2019年にスタートした本連載「Innovative Tech」は、世界中の幅広い分野から最先端の研究論文を独自視点で厳選、解説している。執筆は研究論文メディア「Seamless」(シームレス)を主宰し、日課として数多くの論文に目を通す山下氏が担当。イラストや漫画は、同メディア所属のアーティスト・おね氏が手掛けている。
この記事の著者
関連記事
こんなメディアも見られています
ITmedia NEWSに関連する情報をお探しであれば、こちらのメディアもお役に立てるかもしれません。
SpecialPR
本日の新着記事
アクセスランキング
-
1
FANZA、成人向けAI創作・公開サービス「FANZAスタジオ」発表 先行体験は8月24日から
-
2
「comico」サ終にマンガ家が思う“縦読みマンガ”の弱点と戦略ミス
-
3
目指すは、日本発IPで海外売上20兆円 経産省が新戦略を発表 「ものがたり大国5カ年計画」
-
4
LINE、着せかえ表示問題を謝罪 希望者に返金へ
-
5
Tesla歴5年の筆者がみなさんの疑問に答えます
-
6
中国の動画サイト「bilibili」にグローバル版アプリ 日本でも配信開始 まずはAndroidから
-
7
Googleのオープンモデル「Gemma」、累計10億ダウンロード超 GitHubに公式ディレクトリ公開
-
8
終了発表の縦読み漫画「comico」――元重課金ユーザーが振り返る「いつしか開かなくなった」理由
-
9
スマート給餌器で38時間の障害、ペットがご飯食べられず 飼い主の苦情殺到 「旅行中なのに」「猫が死んじゃう」
-
10
バスローブ姿で取材対応の秋田県職員 ラブホ不倫現場からリモート対応だった 県が処分
ITmedia NEWS SNS
インフォメーション
注目情報をチェック
ITmediaNEWSをフォロー
あなたにおすすめの記事PR