光でゲノム変化を制御するゲノム合成技術 「MagTAQing」を開発

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2025-04-11 東京大学,科学技術振興機構

東京大学大学院総合文化研究科の太田邦史教授らの研究グループは、科学技術振興機構(JST)との共同研究により、青色光でゲノム再編成を制御する新技術「MagTAQing」を開発しました。この技術は、従来の温度制御型TAQingシステムを改良し、光照射によってDNA切断酵素を活性化させることで、特定の細胞や器官でのゲノム改変を高精度に行うことが可能となります。特に、温度変化に弱い細胞や、従来の方法では困難だった組換え抑制領域でのゲノム再編成が可能となり、品種改良や遺伝子研究の新たな手法として期待されています。また、減数分裂期の酵母細胞においても高頻度の染色体組換えが確認され、自然界の染色体組換え機構の理解にも貢献する成果となりました。

<関連情報>

MagTAQによる光制御Spo11レス減数分裂DNA切断が染色体異常を引き起こす Light-controlled Spo11-less meiotic DNA breaks by MagTAQing lead to chromosomal aberrations

Hideyuki Yone, Yuri Kawashima, Hayato Hirai, Arisa H Oda, Moritoshi Sato, Hiromitsu Kono, Kunihiro Ohta
Nucleic Acids Research  Published:10 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkaf206

光でゲノム変化を制御するゲノム合成技術 「MagTAQing」を開発
Graphical Abstract

Abstract

TAQing technologies are based on the restriction enzyme-induced DNA double-strand break (DSB) formation in living cells, which results in large-scale genomic rearrangements and phenotypic alterations. Originally, the TAQing system requires heat treatments to activate restriction enzymes, which sometimes leads to cell toxicity or stress responses. Here, we developed a blue-light-controlled MagTAQing system, which induces DSBs exclusively upon blue-light exposure by assembling the split restriction enzymes via Magnet modules. Application of MagTAQing to mitotic budding yeast cells successfully triggered various genomic rearrangements upon blue-light exposure. Since this technology enables the conditional induction of genomic rearrangements in specific cells or tissues, we employed MagTAQing on meiotic yeast cells lacking the recombinase Spo11 to induce artificial DSBs. Consequently, Spo11-independent meiotic DSBs resulted in aneuploidies and nonallelic homologous recombinations between repetitive sequences such as ribosomal DNA and retrotransposons. These results suggest a pivotal role of Spo11-induced recombination in preventing chromosomal abnormality.

細胞遺伝子工学
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