[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

DNAを切らずにゲノム編集-一塩基変換法の開発

[スポンサーリンク]

ゲノム編集といえば、今流行りのCRISPR/Cas9を思い浮かべる方が多いと思います。CRISPR/Cas9に限らず、ゲノム編集の基本的な戦略は、DNAを切り、そこに目的の遺伝子を導入するという方法をとります。しかし、DNAの切断を経る方法だと、非特異的な遺伝子導入や遺伝子欠損を防ぎきれません。

David LiuらのグループはDNAを切断せずにゲノム編集を行う方法を報告しました[1]。どうやってゲノム編集を行うかというと、シトシン(C)からウラシル(U)に変換する酵素をもちいる、いわゆる官能基変換反応を利用して達成しています!これを用いれば一塩基だけですがゲノム編集できます。

一塩基変換法の作用機序

彼らは通常、DNAを切る「ハサミ」として用いられるCas9を不活性し(dCas9)、それをゲノム編集する目的の配列認識に用いています。

具体的な分子設計としては、dCas9タンパク質にCytidine deaminaseというシトシン(C)をウラシル(U)に変換する酵素を結合させています。まずdCas9のガイドRNA(sgRNA)がターゲットの配列を認識すると二本鎖が解け、そこにCytidine deaminaseが作用することでシトシンがウラシルに変換します。生成したミスマッチ配列は、修復機構により対応する配列に変換され、C→U(T)という一塩基変換が達成されます。理屈としては非常に簡単で、近接効果を用いて選択的にdeaminaseを作用させ、その後生物本来の修復機構を利用すると言うことですね。

ちなみに同様の戦略が神戸大学の近藤らによっても報告されています[2]。Target-AIDと呼ばれるこの技術を用いて、最近ではベンチャー企業「バイオパレット」を立ち上げています。

一塩基変換法の作用機序(Ref 1より改変)

修復機構を工夫!

彼らの仕事はC→Uに変換しておわり!というわけではありません。そのあとの修復機構が効率的に進行する工夫もなされています。せっかく変異を入れたウラシルを、グリコシラーゼによって分解されるのを防ぐため、uracil DNA glycosylase inhibitor (UGI)をdCas9に導入しています。

また、修復機構を効率的に進行させるために、dCas9の変異を一つnativeのものに戻してニッカーゼ(DNAの一本鎖を切断)機能を回復させています。結局DNA切ってるんじゃん!と思われる方もいらっしゃると思いますが、本質的には、修復機構を効率的にするためであって、ゲノム変異を入れるためではないので。

修復機構も巧みにコントロールしている

Liuらは最近、これをin vivoでも達成しています[3]in vivoで用いる時は、より特異性を上げるためにdCas9に変異をいれたり(下図のHF-BE3)、生体に導入するための検討を行ったりしています。詳細は是非論文をご一読していただければと思います。

一塩基変換法に用いる酵素の全貌。Cas9 nickaseにCytidine deaminaseとUGIがconjugateされています。いろいろ工夫されています(出典: ref 3 )

おわりに

今回の方法だと一塩基しか変異入れれない!と思う方も多いと思います。ただ、多くの遺伝子病は一塩基変換するだけで十分なことも多く、また「バイオパレット」がおそらく狙っているであろう、遺伝子改変した農作物も一塩基変換で十分にその効果を発揮できるのでしょう。もちろん多くの変異を入れたいのならCRISPR/Cas9を用いればよく、適材適所というところでしょうかね。

今回はこの辺で。

 

参考文献

  1. Komor, A. C.; Kim, Y. B.; Packer, M. S.; Zuris, J. A.; Liu, D. R. Nature, 2016, 533, 420. DOI: 10.1038/nature17946
  2. Nishida, K.; Arazoe, T.; Yachie, N.; Banno, S.; Kakimoto, M.; Tabata, M.; Mochizuki, M.; Miyabe, A.; Araki, M.; Hara, K. Y.; Shimatani, Z.; Kondo, A. Science, 2016, 353, aaf8729. DOI: 10.1126/science.aaf8729
  3. Rees, H. A.; Komor, A. C.; Yeh, W.-H. H.; Caetano-Lopes, J.; Warman, M.; Edge, A. S. B.; Liu, D. R. Nat. Commun. 2017, 8, 15790. DOI: 10.1038/ncomms15790

関連リンク

goatfish

投稿者の記事一覧

専門は有機化学です。有機合成と運動さえできればもう何もいりません。

関連記事

  1. 反応経路自動探索が見いだした新規3成分複素環構築法
  2. MI×データ科学|オンライン|コース
  3. 有機合成化学協会誌2024年2月号:タンデムボラFriedel-…
  4. 白金イオンを半導体ナノ結晶の内外に選択的に配置した触媒の合成
  5. 兄貴達と化学物質+α
  6. 金属を超えるダイヤモンド ーボロンドープダイヤモンドー
  7. 1と2の中間のハナシ
  8. 炭素をつなげる王道反応:アルドール反応 (5/最終回)

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. プロパンチアールオキシド (propanethial S-oxide)
  2. ラスカー賞に遠藤章・東京農工大特別栄誉教授
  3. ベックマン転位 Beckmann Rearrangement
  4. アザジラクチンの全合成
  5. 分子を見分けるプラスチック「分子刷り込み高分子」(基礎編)
  6. MUKAIYAMA AWARD講演会
  7. カルボン酸β位のC–Hをベターに臭素化できる配位子さん!
  8. ケムステバーチャルプレミアレクチャーの放送開始決定!
  9. N-ヘテロ環状カルベン / N-Heterocyclic Carbene (NHC)
  10. データ駆動型R&D組織の実現に向けた、MIを組織的に定着させる3ステップ

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年11月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  

注目情報

最新記事

マリンス有機化学(上)-学び手の視点から-

概要親しみやすい会話形式を用いた現代的な教育スタイルで有機化学の重要概念を学べる標準教科書.…

【大正製薬】キャリア採用情報(正社員)

<求める人物像>・自ら考えて行動できる・高い専門性を身につけている・…

国内初のナノボディ®製剤オゾラリズマブ

ナノゾラ®皮下注30mgシリンジ(一般名:オゾラリズマブ(遺伝子組換え))は、A…

大正製薬ってどんな会社?

大正製薬は病気の予防から治療まで、皆さまの健康に寄り添う事業を展開しています。こ…

一致団結ケトンでアレン合成!1,3-エンインのヒドロアルキル化

ケトンと1,3-エンインのヒドロアルキル化反応が開発された。独自の配位子とパラジウム/ホウ素/アミン…

ベテラン研究者 vs マテリアルズ・インフォマティクス!?~ 研究者としてMIとの正しい向き合い方

開催日 2024/04/24 : 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足…

第11回 慶應有機化学若手シンポジウム

シンポジウム概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大…

薬学部ってどんなところ?

自己紹介Chemstationの新入りスタッフのねこたまと申します。現在は学部の4年生(薬学部)…

光と水で還元的環化反応をリノベーション

第609回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院薬学研究院(精密合成化学研究室)の中村顕斗 …

ブーゲ-ランベルト-ベールの法則(Bouguer-Lambert-Beer’s law)

概要分子が溶けた溶液に光を通したとき,そこから出てくる光の強さは,入る前の強さと比べて小さくなる…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP