遺伝子制御が可能な微小概日時計を再構築(Researchers Rebuild Microscopic Circadian Clock That Can Control Genes)

ad

2026-02-10 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

米カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)の研究チームは、遺伝子発現を制御できる「微小な概日時計」を人工的に再構築することに成功した。概日時計は生物の体内で約24時間周期のリズムを生み出し、睡眠、代謝、免疫など多くの生命現象を制御している。本研究では、概日時計を構成する最小限の分子要素を精密に組み合わせ、試験管内で安定したリズム振動を再現するとともに、そのリズムを用いて特定遺伝子のオン・オフを制御できることを実証した。この人工時計は、天然の細胞内時計よりも構造が単純で制御性が高く、リズムの周期や強度を自在に調節できる。成果は、時間制御型遺伝子治療や合成生物学、さらには生体リズム異常の理解と治療法開発に新たな可能性を示すものである。

遺伝子制御が可能な微小概日時計を再構築(Researchers Rebuild Microscopic Circadian Clock That Can Control Genes)
Scientists have solved how circadian clocks within cyanobacteria, tiny organisms also known as blue-green algae, are able to precisely control when different genes are turned on and off during the 24-hour cycle.

<関連情報>

シアノバクテリアにおける概日リズム転写のメカニズムと再構成 Mechanism and reconstitution of circadian transcription in cyanobacteria

Mingxu Fang,Yajie Gu,Miron Leanca,Mariusz Matyszewski,Andy LiWang,Yulia Yuzenkova,Kevin D. Corbett & Susan S. Golden
Nature Structural & Molecular Biology  Published:10 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41594-025-01740-0

Abstract

Circadian biological clocks evolved across kingdoms of life as an adaptation to predictable cycles of sunrise and sunset. In the cyanobacterium Synechococcus elongatus, a protein-based clock precisely controls when different genes are turned on and off during the 24-h day but the phasing mechanism remains unclear. Here we show the molecular basis of this regulation and reconstitute clock-controlled transcription in vitro using purified components. Biochemical and structural analyses revealed that the clock-regulated transcription factor RpaA can function as either an activator or a repressor of cyanobacterial RNA polymerase, depending on its binding position relative to core promoter elements. Leveraging the repressor mechanism, we developed a heterologous in vitro system driven by bacteriophage T7 RNA polymerase that sustains circadian transcription for multiple days. These findings explain how a single clock output generates opposite phases of gene expression and define the minimal components for circadian clock function, enabling synthetic or biotechnological applications.

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