分子近接センサーを用いた効率的なゲノム編集

Alapfogalmak

タンパク質間相互作用や化学的に誘導されたタンパク質二量体化を利用して、CRISPR-Cas9の二成分ガイドRNAの形成を制御し、ゲノム編集を誘導する。

Kivonat

本研究では、「P3編集」と呼ばれる新しい手法を開発しました。この手法では、特定のタンパク質間相互作用や近接性を利用して、CRISPR-Cas9の二成分ガイドRNAの形成を制御し、ゲノム編集を誘導します。

具体的には以下のような特徴があります:

1. crRNAとpetracrRNAの反復-抗反復領域を改変し、タンパク質間相互作用によってこの二つのRNAを近接させることで、機能的なガイドRNAを形成させる。

2. 既知のタンパク質間相互作用(エピトープ-抗体、化学誘導性二量体化など)を利用して、ゲノム編集を制御できることを示した。

3. P3編集はプライム編集やベース編集などの様々なゲノム編集手法と組み合わせることができる。

4. ADAR-based RNAセンサーとの組み合わせにより、特定のRNA発現に応答してゲノム編集を誘導することも可能である。

このように、P3編集は合成生物学的な回路の構築に活用できる新しいゲノム編集制御手法であると言えます。

Statisztikák

標準的なプライム編集ガイドRNAを用いた場合と比べ、P3編集では53%の編集効率が得られた。
GCN4エピトープとscFv抗体の相互作用を利用した場合、標準的なプライム編集の52%の編集効率が得られた。
ラパマイシンによって誘導されるFKBP-FRB二量体化を利用した場合、ラパマイシン添加により3.9倍の編集効率の上昇が見られた。
ABAによって誘導されるPYL-ABI二量体化を利用した場合、ABA添加により2.7倍の編集効率の上昇が見られた。

Idézetek

"P3編集は、特定のタンパク質間相互作用や近接性を利用して、CRISPR-Cas9の二成分ガイドRNAの形成を制御し、ゲノム編集を誘導する新しい手法である。"
"P3編集は、プライム編集やベース編集などの様々なゲノム編集手法と組み合わせることができ、ADAR-based RNAセンサーとの組み合わせによって特定のRNA発現に応答してゲノム編集を誘導することも可能である。"

Főbb Kivonatok

A molecular proximity sensor based on an engineered, dual-component guide RNA

by Choi,J., Che... : www.biorxiv.org 08-14-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.08.14.553235v2

Mélyebb kérdések

P3編集の効率と特異性のトレードオフをさらに改善するためにはどのような戦略が考えられるか

P3編集の効率と特異性のトレードオフを改善するためには、いくつかの戦略が考えられます。まず、crRNA-MS2とBoxB-petracrRNAの配置を最適化し、RNA-RNA相互作用を促進するためのリンカー配列を調整することが重要です。さらに、より多くのオーソゴナルなタンパク質-RNAペアを特定し、異なるタンパク質間相互作用に対応する大量のP3センサーを開発することで、効率と特異性を向上させることができます。さらに、P3編集デザインの最適化により、特定のタンパク質間相互作用に応じて編集効率を調整することも重要です。

P3編集を用いて、複数のゲノム編集ターゲットを同時に制御することは可能か

P3編集を使用して複数のゲノム編集ターゲットを同時に制御することは可能ですが、いくつかの課題があります。まず、複数のP3センサーを同じ細胞内で使用する場合、それぞれのセンサーが相互に干渉しないようにする必要があります。さらに、複数の編集ターゲットを同時に制御する場合、効率と特異性のバランスを保つことが重要です。さまざまなP3センサーを組み合わせて複数の編集ターゲットを制御する際には、それぞれのセンサーの特性を慎重に調整する必要があります。

その際の課題は何か

P3編集の原理を応用して、他の生物学的プロセスを制御する新しい手法の開発は可能です。たとえば、P3編集の概念を利用して、タンパク質相互作用や細胞内シグナル伝達経路など、さまざまな生物学的プロセスを制御するための新しい分子センサーや制御システムを開発できます。さらに、P3編集を他の分子記録システムやシグナル伝達経路と組み合わせることで、より複雑な生物学的プロセスを制御するための新しい戦略を構築することが可能です。新しいP3編集の応用により、細胞内のさまざまなプロセスをより効果的に制御し、理解することができるでしょう。