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JSTと名大、たんぱく質を高効率で合成できる人工メッセンジャーRNAを開発

2020/7/7 16:00
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発表日:2020年7月7日

硫黄原子を導入した人工mRNAで高効率たんぱく質合成

~mRNA医薬品や新たなたんぱく質生産法の開発へ~

【ポイント】

>医薬品などに応用するためには天然型mRNAのたんぱく質の生産能力が十分ではなく、高生産能力を持つmRNA分子の開発が求められていた。

>mRNAのリン酸部位の酸素原子を硫黄原子に置換することで、翻訳開始が加速されたんぱく質の合成能力が20倍以上も向上した。

>mRNA医薬品や新たなたんぱく質生産法の開発が期待される。

JST戦略的創造研究推進事業において、名古屋大学 大学院理学研究科の阿部 洋教授(糖鎖生命コア研究拠点((iGCORE)PI兼任)、阿部 奈保子 特任助教、川口 大輔 大学院生らは、たんぱく質を高効率で合成できる人工メッセンジャーRNA(mRNA)を開発しました。

mRNAは生体内でたんぱく質を合成する機能を持つため、たんぱく質合成法やmRNA医薬品としての利用が望まれています。特にmRNA医薬品は、コロナウイルスのワクチン療法(注1)への適用などが期待され開発が進められています。しかし、医薬品などに応用するためには天然型mRNAではたんぱく質の生産能力が十分ではなく、高生産能力を持つmRNA分子の開発が求められていました。

生体内ではリボソーム(注2)がmRNAを鋳型として3つの段階を繰り返すことでたんぱく質を合成します(翻訳反応)。(1)開始段階:リボソームがmRNAに結合し翻訳開始複合体を形成する、(2)伸長段階:リボソームがmRNA上を移動しアミノ酸をつないでたんぱく質を合成する、(3)終結段階:たんぱく質合成が終了しリボソームが解離する、という翻訳反応サイクルの中で、最も時間がかかるのは(1)開始段階です。

今回本研究グループは、天然型mRNAのリン酸部の酸素原子を硫黄原子に置き換えた人工mRNAを合成しました。そして、この人工mRNAが翻訳反応の開始段階を加速させることで、天然型mRNAと比較し、たんぱく質合成効率を20倍以上向上させることを発見しました。

今回発見した人工mRNAは、新たなたんぱく質の大量生産技術やmRNA医薬品への利用が期待されます。

本研究は、理化学研究所の清水 義宏 チームリーダーと共同で行いました。

本研究成果は、2020年7月5日(英国時間)にドイツ科学誌「Angewand te Chemie International Edition」のオンライン版で公開されました。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

○戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)

 ・研究領域:「ゲノムスケールのDNA設計・合成による細胞制御技術の創出」(研究総括:塩見 春彦 慶應義塾大学 教授)

 ・研究課題名:「化学を基盤とするゲノムスケールDNA合成技術の開発」

 ・研究代表者:阿部 洋(名古屋大学 大学院理学研究科 教授)

 ・研究期間:平成30年10月~令和5年3月

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0537271_01.pdf

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