21種類の転移RNAの試験管内同時全合成を達成~増殖するタンパク質合成システムの構築へ大きく前進~

ad

2025-08-26 東京大学,理化学研究所

東京大学と理化学研究所の研究チームは、タンパク質合成に不可欠な21種類の転移RNA(tRNA)を、試験管内で一括合成し、そのまま翻訳反応に使用する技術「tRNAアレイ法」を世界で初めて確立した。これは人工的な自己増殖分子システムの構築に向けた大きな前進であり、生物に依存せず、設計や制御が容易な物質生産システムの実現に繋がると期待される。この手法は、1種類のDNAテンプレートからtRNAを連結生成し、RNase PとHDVリボザイムで適切な形に加工することで機能性tRNAを得る。さらに、最小限のtRNAセットを利用することで、従来困難だった遺伝暗号表の改変が可能となり、新たなアミノ酸の導入や人工タンパク質の設計も視野に入る。今後、リボソームなどの構成要素と統合し、完全自律型分子システムの構築が目指される。

21種類の転移RNAの試験管内同時全合成を達成~増殖するタンパク質合成システムの構築へ大きく前進~
21種類のtRNAのDNAからの同時全合成方法(tRNAアレイ法)

<関連情報>

tRNAアレイ法による最小21種の転移RNAの同時in vitro発現 Simultaneous in vitro expression of minimal 21 transfer RNAs by tRNA array method

Ryota Miyachi,Keiko Masuda,Yoshihiro Shimizu & Norikazu Ichihashi
Nature Communications  Published:26 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62588-y

Abstract

Transfer RNA (tRNA) plays a central role in translation. The simultaneous in vitro synthesis of minimal yet sufficient tRNA species (at least 21) poses a challenge for constructing a self-reproducible artificial cell. A key obstacle is the processing of the 5’ and 3’ ends, which requires a multi-step reaction in the natural cells. In this study, we develop a simplified processing method that allows simultaneous expression of all 21 tRNAs in a reconstituted transcription/translation system (PURE system). We test two methods for 5’-end processing (the leader and 5’-G variants methods) and two methods for 3’-end processing (the direct tRNA linkage and HDVR attachment methods). Finally, by combining the direct tRNA linkage and HDVR attachment methods (newly termed the tRNA array method), we succeed in simultaneously expressing all 21 tRNAs from a single polycistronic DNA template in the PURE system. The tRNA mixture produced by the tRNA array method supports a similar level of translation to the individually synthesized tRNA mixture for luciferase and GFP. This study represents a step toward the realization of self-reproducible artificial cells and also provides an easy method for preparing all tRNAs useful for genetic code engineering.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました