生物学者は、ゲノムの知識がなくても遺伝子を制御することを学びました

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ビデオ: 遺伝子工学01-2020 2022, 12月
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Anonim
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Pumilio Protein RNA Complex(1M8W)

マサチューセッツ工科大学の生化学者は、特定の遺伝子のRNAがどこで、いつ、どの程度活発に機能しているかを確認できる追跡システムを開発しました。追跡システムに小さな変更を加えると、追跡システムがパッシブからアクティブに変わります。ゲノムに影響を与えることなく、遺伝子の働きを制御することが可能になります。この作品は、全米科学アカデミーのジャーナルProceedingsに掲載されました。これについては、MITのプレスリリースで簡単に読むことができます。

システムは次のように動作します。遺伝子コンストラクトが細胞に導入され、2つのタンパク質の合成が保証されます。タンパク質は人工マーカーの半分です。それぞれのタンパク質には、RNA認識に関与する部分と、実際には発光に関与する部分があります。

2番目の蛍光部分は、2つに分割された通常の緑色蛍光タンパク質(GFP)です。互いに分離して、これらの半分は光りませんが、2つの部分を互いに近づけると、それらは(非共有結合で)単一の蛍光複合体に結合し、紫外線で見えるようになります。

ここで、RNA認識に関与するマーカーの部分を「教える」と、目的のRNA内の2つの隣接する配列を見つけることができます。これにより、蛍光の半分が収束し、そのようなRNAを紫外線で簡単に見ることができます。マーカーの半分が非標的のランダムRNAに結合する場合、2つの分子の蛍光複合体を組み立てる確率は数桁低くなります。マーカーを「半分にする」というこの戦略により、タンパク質の単一のRNA結合部分があまり読みにくい場合でも、高い結合特異性を実現できます。

科学者たちは、同じ元素ベースで遺伝子の働きを制御するためのシステムを作成することが可能であることを示しました。これを行うには、マーカーの蛍光部分を、翻訳を開始するタンパク質の1つ(つまり、リボソームでのタンパク質合成)に置き換えるだけで十分です。この場合、認識部分はブロードキャストの開始点に向けられる必要があります。次に、前者のマーカーは必要なメッセンジャーRNAに結合しますが、光りませんが、リボソームを引き付けます。その結果、遺伝子の活性(つまり、単位時間あたりに遺伝子から生成されるタンパク質のコピー数)は大幅に増加しますが、ゲノム内の単一の「文字」は変更されません。

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メソッドのスキーム、コード配列は、コントロール蛍光タンパク質の合成に責任があります-赤いmRuby

新しいシステムのさまざまな部分(たとえば、GFPを2つに分割する方法)が他の研究者によって作成されたことに注意する必要があります。この記事の著者の最も重要な革新は、目的のRNAを認識するタンパク質のその部分のアミノ酸配列を選択する方法の作成です。これを行うために、科学者はモジュラーアプローチを使用しました-彼らは、RNAの特定の塩基に対して高い特異的親和性を持っているPumilioファミリーのタンパク質の短いアミノ酸フラグメントを発見しました。これらのフラグメントを互いに組み合わせることにより、生物学者は、任意の目的のRNA配列に特異的な完全に人工的なタンパク質を作成することを学びました。

思想的には、このアプローチは、転写因子タンパク質(TALEN)とジンクフィンガータンパク質に基づいて人工ヌクレアーゼを設計する方法に近いものです。しかし、これらのタンパク質はDNAに結合し、Pumilioファミリーのタンパク質はRNAに結合します。一本鎖RNAの構造は通常の二本鎖DNAとは非常に異なるため、TALENからPumilioへのアプローチの移行は簡単ではありません。

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