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2013年10月 1日 (火)

東工大、遺伝子発現を光で自在に調節する新技術「ピッコロ」を開発

2013/09/26 マイナビニュース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 東京工業大学(東工大)は9月25日、
遺伝子発現を光で自在に調節する
光依存型転写制御システム「ピッコロ
(PICCORO:PixD complex-dependent control)
」を開発し、ゼブラフィッシュの尻尾の形成
を光のON/OFFで制御することに成功したと
発表した。
 
 成果は、東工大 バイオ研究基盤支援
総合センター兼地球生命研究所の
増田真二准教授、同・生命理工学研究科
の田中幹子准教授らの研究チームに
よるもの。
 
 研究の詳細な内容は、9月24日付けで
米化学会誌「ACS Chemical Biology」
オンライン版に掲載された。
 
 遺伝子発現は、生命現象の根幹をなす
反応であり、その反応機構の解明と応用は、
生命科学の中心的課題だ。
 
 具体的には、遺伝子の実体であるDNAから
RNAが合成され、さらにRNAからタンパク質
が作り出される一連の過程を指す。
 
 これまで、主に薬剤添加による
遺伝子発現誘導システムが構築され、
それらは多くの分野でなくてはならない
実験手法として頻繁に用いられている。
 
 しかし誘導した遺伝子発現をOFFにする
技術や、局所的に発現を誘導できる
システムの構築が、特に、生物個体の体が
作られる仕組みを明らかにする発生生物学
の分野で望まれていたが、これまでの
ところ、実用化レベルには至っていない。
 
 増田准教授らは、これまでの研究で
光合成細菌「シアノバクテリア」から
青色光受容体タンパク質「PixD」を発見
しており、その機能解析を進めてきた。
 
 PixDは、別のタンパク質「PixE」と
光依存的に相互作用することで、
具体的には暗所で結合し、光を当てると
離れることで、光シグナルを下流へ伝える
機能を持っていたのである。
 
 そこで増田准教授らは、この光受容体
PixDの性質を利用すれば、光依存的に
任意の転写因子の機能を制御できるのでは
ないかと考え、以下の研究開発が進め
られたのである。
 
 まず、光受容体PixDが結合するPixEの
最小領域を決定するところからスタート。
 
 次に、PixDが結合するPixEの最小領域を、
ゼブラフィッシュの尻尾の形成を制御する
転写因子に融合させた。
 
 すると、その組換え転写因子は試験管内
で光依存的にPixDと相互作用するように
なったのである。
 
 通常、転写因子は数個が集合した状態
で機能する仕組みだ。
 
 そのため、PixDが転写因子に結合すると
転写因子の集合体形成が阻害され、
結果的に転写調節能を失うことが判明
(画像)。
 
 すなわち、PixDが存在する条件下
において、この転写因子はPixDと複合体を
形成するため転写調節能を失い、
光照射下ではPixDが外れ、再び転写調節能
を回復すると考えられたのである。
 
 この現象を生体内で確認するため、
増田准教授らは光受容体PixDを発現する
ゼブラフィッシュを作成し、その中で
上記転写因子の機能が光で調節できる
のかどうかを調べることにした。
 
 すると、尻尾の形成が光の有無で変化
することが確認され、実際にこの系が
生体内で働きうることが示された
のである。
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 なるほど。
 
>個体発生のいかなる段階でも遺伝子発現
>をON/OFFすることが可能だ
 そうです。
 
 これで個別に遺伝子の働きを調べること
がいままでより遙かに容易に出来るように
なりそうです。
 
 今後に期待です。

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