研究題目
CRISPRトランスポゼースCAST複合体によるDNA挿入機構の解明
- 所属部署
- 大学院工学系研究科化学生命工学専攻西増研究室
- 申請年度
- 2023年度
- キーワード
- CRISPR-Casシステム トランスポゾン クライオ電子顕微鏡 ゲノム編集
- 研究結果の概要
- V-K型CRISPR-Casシステムに関与するCas12kは、ガイドRNAおよびTn7様トランスポゾン因子（TnsB、TnsC、TniQ）とCAST複合体を形成し、標的DNAの特定位置にドナーDNAを挿入する。本研究では各因子が協働してDNAを挿入する機構を、クライオ電子顕微鏡を用いて解明することを目指した。Cas12k–ガイドRNA–標的DNA–TniQ–TnsCフィラメント複合体の立体構造を決定し、標的配列の認識と挿入サイトを規定する様子を可視化した。さらに反応中間体を捉え、TnsB結合に伴うTnsCフィラメントの複数の状態を分別することで、脱重合と組み込みの初期過程を明らかにした。これらの構造情報は、CAST複合体が標的部位を規定しドナーDNAを挿入する分子機構の理解を大きく前進させるものである。関連して、部位特異的なR2レトロトランスポゾンを新たなDNA部位へ再標的化する研究にも参画し、CRISPR-Cas9ニッカーゼと組み合わせることで、痕跡を残さず大型のDNA配列を挿入できるプログラマブルな遺伝子挿入ツール（STITCHR）を開発した。
- 公表論文
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1. Reprogramming site-specific retrotransposon activity to new DNA sites. Nature 642 1080-1089 (2025)
2. Structural mechanism of bridge RNA-guided recombination. Nature 630 994-1002 (2024)
3. Megabase-scale human genome rearrangement with programmable bridge recombinases. Science 391 eadz0276 (2026)
