[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

高効率・高正確な人工核酸ポリメラーゼの開発

[スポンサーリンク]

第303回のスポットライトリサーチは、星野秀和 博士にお願いしました。

近年注目を集めている核酸医薬の開発においては、その構造多様性付与を意図して、人工核酸を組み込む合成法が求められています。星野さんは医薬基盤・健康・栄養研究所所属時に、架橋型人工核酸を効率的に組み込める人工ポリメラーゼを開発し、核酸化学の発展に重要な要素技術を確立しました。本成果はJ. Am. Chem. Soc.誌 原著論文・プレスリリースに公開されています。

“DNA Polymerase Variants with High Processivity and Accuracy for Encoding and Decoding Locked Nucleic Acid Sequences”
Hoshino, H.; Kasahara, Y.; Kuwahara, M.; Obika, S.  J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 21530–21537. doi:10.1021/jacs.0c10902

現在はノートルダム大学で博士研究員をされており、新たな世界でのますますのご活躍が期待されます。それでは今回も現場のインタビューをどうぞ!

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

図1 2′,4′-BNA/LNA

本研究ではDNAポリメラーゼを基に改変を加えることで、人工核酸の一つである2′,4′-BNA/LNA (図1、以下LNA)を高効率・高正確に伸長することのできる改変ポリメラーゼを開発しました。この改変ポリメラーゼを用いて人工核酸アプタマーの取得にも成功しています。LNAは恩師である小比賀教授が開発した人工核酸であり、優れた核酸分解酵素耐性・二重鎖親和性を有しています。優れた分解酵素耐性により、アプタマーの生体内安定性を高めることができます。また優れた二重鎖親和性はアプタマーの高次構造を安定化し、標的分子に対してエントロピー的に有利な結合が期待できます。さらに、本研究で初めて人工核酸のキロベースレベルでの伸長を達成しました。人工核酸アプタマー開発だけでなく、新しいサイエンスのために役立つ可能性があります。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

思い入れがあるのは目的の改変ポリメラーゼを開発する過程で作製した大量のポリメラーゼ変異体です。各変異は単独では伸長効率への効果が小さく、複数組み合わせることで効果が大きくなるものでした。そのため様々な組み合わせを試す必要があり、最終的に変異体の数が100種類以上に膨れ上がってしまいました。大量の変異体を人工核酸の種類によって使い分けることができるため、今後の研究にも役立てられるのではないかと思っています。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

伸長効率と正確性を兼ね備えた改変ポリメラーゼを作るのが難しかったです。先行研究でLNAの伸長が可能な改変ポリメラーゼは報告されていましたが、効率・正確性ともに低いものであり、LNAを含むフル修飾型の人工核酸アプタマーは報告されていませんでした。進化分子工学的に酵素を改変するのは非常に有効な方法であり、伸長効率を向上させる方向に進化させている例はいくつもあります。しかし、ポリメラーゼの正確性を向上させる方向に進化させるのは非常に難しいです。本研究では点変異導入によって変異体を作製し、各変異の伸長効率と正確性への寄与を細かく評価しました。反応条件なども含めて地道に改善を重ねることで最終的に良いものになったと思います。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

自分自身やっていて楽しい、そして人のために役立つ研究をしていきたいです。それらの点がしっかりしていれば、高いモチベーションで研究が続けられるのではないかと思っています。また本研究では新しいものを産み出す楽しさを知ることができたので今後も続けていきたいです。本研究の反省点として、ひたすら地道すぎたので、欲を言えばもう少しスマートな研究にも取り組んでいきたいです。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

最後まで読んでいただいた読者の皆様、本当にありがとうございます。読む価値のある論文をなんとか出せるように今後も努力して参りたいと思います。最後に大変お世話になりました小比賀聡先生・桒原正靖先生・笠原勇矢先生に、この場を借りて御礼申し上げます。

研究者の略歴

氏名:星野 秀和
所属:University of Notre Dame, Department of Chemistry and Biochemistry, Postdoctoral Research Associate (Shahriar Mobashery lab)
略歴:
2013年3月 東京理科大学大学院 総合化学研究科 博士前期課程修了(鳥越研究室)
2016年3月 大阪大学大学院 薬学研究科 博士後期課程修了(小比賀研究室)
2016年4月-2020年9月 医薬基盤・健康・栄養研究所 人工核酸スクリーニングプロジェクト 特任研究員
2020年10月- 現職

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 9‐Dechlorochrysophaentin Aの合成と細胞…
  2. 研究者・技術系ベンチャー向けアクセラレーションプログラムR…
  3. リンだ!リンだ!ホスフィン触媒を用いたメチルアミノ化だ!
  4. アミン化合物をワンポットで簡便に合成 -新規還元的アミノ化触媒-…
  5. 化学者のためのエレクトロニクス入門② ~電子回路の製造工程編~
  6. ケトンを配向基として用いるsp3 C-Hフッ素化反応
  7. シグマアルドリッチ器具・消耗品大特価キャンペーン【2018年3月…
  8. 光触媒の力で多置換トリフルオロメチルアルケンを合成

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 四角い断面を持つナノチューブ合成に成功
  2. 酵素合成と人工合成の両輪で実現するサフラマイシン類の効率的全合成
  3. コンプラナジンAの全合成
  4. 【第二回】シード/リード化合物の合成
  5. 書いたのは機械。テキストの自動生成による初の学術文献が出版
  6. 中村 正治 Masaharu Nakamura
  7. 第94回日本化学会付設展示会ケムステキャンペーン!Part I
  8. ダイヤモンドは砕けない
  9. 2011年ロレアル・ユネスコ女性科学者 日本奨励賞発表
  10. 耐薬品性デジタルマノメーター:バキューブランド VACUU・VIEW

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年4月
« 3月   5月 »
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

注目情報

注目情報

最新記事

Delta 6.0.0 for Win & Macがリリース!

NMR解析ソフトDeltaの最新版6.0.0がリリースされました!&nb…

こんなのアリ!?ギ酸でヒドロカルボキシル化

可視光レドックス触媒によるギ酸を炭素源としたヒドロカルボキシル化が開発された。チオール触媒を介したラ…

ポンコツ博士研究員の海外奮闘録 ケムステ異色連載記

本稿は,世間一般にほとんど知られていない地方私立大学で学位を修了し,エリートでもなく何も成し遂げてい…

新型コロナの飲み薬モルヌピラビルの合成・生体触媒を用いた短工程化

新型コロナウイルス (SARS-CoV-2) 感染症に対する飲み薬として、Merck…

秋吉一成 Akiyoshi Kazunari

秋吉 一成(あきよしかずなり)は日本の有機化学者である。京都大学大学院 工学研究科 高分子化学専攻 …

NIMS WEEK2021-材料研究の最新成果発表週間- 事前登録スタート

時代を先取りした新材料を発信し続けるNIMS。その最新成果を一挙ご紹介する、年に一度の大イベント「N…

元素記号に例えるなら何タイプ? 高校生向け「起業家タイプ診断」

今回は化学の本質とは少し離れますが、元素をモチーフにしたあるコンテンツをご紹介します。実験の合間…

多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性

第346回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院総合文化研究科(和田・神保研究…

10手で陥落!(+)-pepluanol Aの全合成

高度な縮環構造をもつ複雑天然物ペプラノールAの全合成が、わずか10工程で達成された。Diels–Al…

吉野彰氏が2021年10月度「私の履歴書」を連載。

今年の10月はノーベル化学賞が有機化学分野から出て、物理学賞を真鍋淑郎先生が受賞して、非常に盛り上が…

Chem-Station Twitter

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