長崎大,光反応で遺伝子の小さな「しるし」を検出

長崎大学の研究グループは,遺伝子に施されるメチル化修飾を光で検出する新しい技術を開発した(ニュースリリース)。

遺伝子のスイッチを調節する上で,「DNAのメチル化修飾」は最も重要な役割を果たすものの1つ。

遺伝子の本体であるDNAはアデニン(A),グアニン(G),シトシン(C),チミン(T)と呼ばれる4つの塩基から構成されているが,そのうちのシトシン(C)がメチル化と呼ばれる化学修飾を受けることによって5-メチルシトシン(5mC)になると,その遺伝子のスイッチが抑制される。つまり,「5mCは遺伝子のオフスイッチ」になっている。

例えば,受精卵など幹細胞のDNAでは,オフスイッチであるメチル化の度合いは低下している。そして,受精卵を構成する細胞ごとにオフスイッチの状態が異なる「特異的なDNAメチル化状態」が進み,受精卵の分化が進行する。また,がん細胞では,がん抑制遺伝子に5mCのオフスイッチが入ることで,がん化が進行することが明らかとなっている。

そのため,5mCは非常に注目されており,この分子を効率良くかつ特異的に検出できる新しい技術が求められていた。

これまでに研究グループは,5mCと反応する光架橋性核酸プローブを既に開発していた。しかし,このプローブは,一本鎖DNAの5mCを選択的に検出できるが,二本鎖DNAに対する検出が十分でないという課題があった。

そこで,人工核酸シャペロンがDNAの構造を変化させる働きに注目し,光架橋性核酸プローブと人工核酸シャペロンとを世界で初めて組み合わせることによって,二重鎖DNA中にある 5mCを光のエネルギーを用いて革新的に検出することに成功した。

従来の方法では,二重鎖DNAを一本鎖状態にしてから,5mCを検出していたが,この方法では細胞から取り出した二重鎖DNAと直接反応させることが可能になり,より正確な診断も可能になるという。

また,この方法では任意のタイミング・場所に光を照射して光架橋性核酸プローブを5mCに反応させることができるため,細胞内でどのような配列のDNAのメチル化が「いつ,どこで」生じるかを時空間的に解析できることが期待できる。

この成果は,遺伝子の5mCを検出する遺伝子診断法としての展開が期待されるもの。研究グループは,例えば臨床検査の際に採取した組織,あるいは「生きた細胞」をそのまま用いて,遺伝子中の 5mCの位置や量と疾患の関係を明らかにする遺伝子診断のための技術に発展することが期待されるとしている。

その他関連ニュース

  • 長崎大,あらゆる核酸医薬に光反応性の付与に成功 2023年03月29日
  • 公大ら,ジンベイザメの深海での光を活用法を解明 2023年03月23日
  • 東工大ら,葉緑体を改変し酵素活性の制御を解明 2023年02月13日
  • 工科大ら,修飾塩基を測定する発光タンパク質を構築 2023年02月09日
  • 東工大,光酸化でDNA上の活性酸素の拡散を追跡 2023年02月06日
  • 名大ら,紫外線などDNA損傷を乗り越える経路解明 2022年08月23日
  • 阪大,光反応する転写因子の1分子構造動態を計測 2022年08月09日
  • 理研ら,ヒストンH3メチル化蛍光プローブを開発 2022年06月21日