世界最小のDNA酵素がRNA切断のメカニズムを解明

新しいDNA酵素の開発

国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）の研究グループが、世界最小のDNA酵素を開発し、RNA加水分解に関する新たなメカニズムを解明しました。このDNA酵素はわずか2塩基の配列を持つのみで、その特異な構造によりRNAを効率良く切断できることが特徴です。これにより、mRNAワクチンの品質管理における新たなツールとしての利用が期待されています。

DNA酵素の基本的な構造

DNA酵素とは、酵素として機能する人工的な一本鎖DNAであり、RNAなどの核酸を切断する能力を持っています。このDNA酵素は、特定のRNA配列に特異的に結合し、亜鉛イオンの存在下で触媒作用を示します。これにより、RNAの加水分解が可能になります。これまでの研究では、一般的に10から15塩基程度の触媒部が必要とされていましたが、今回新たに開発されたDNA酵素は、2塩基のみで機能するという前例のないものです。

立体構造解析の成果

研究チームは、X線結晶構造解析とNMRスペクトル解析を駆使し、亜鉛イオンが関与する反応中間体の立体構造を詳細に解析しました。この解析から、亜鉛イオンが特定の塩基を配位することにより触媒メカニズムが推進されることが明らかとなりました。特に、RNAのG塩基との相互作用が重要であり、これによりDNA酵素はRNAを特異的に切断する能力を発揮するのです。

mRNA医薬の革新

最近の医療の潮流の中で、mRNA医薬が注目を集めています。この技術は、特定のタンパク質を作成するための設計が可能であり、感染症予防やがん治療など多岐にわたる分野での応用が期待されています。しかし、mRNAの合成過程では、理想的な長さや配列のmRNA以外が混在してしまうことが一般的です。この新たなDNA酵素は、特定のRNA配列をターゲットとすることができるため、異常を検出するための新たな手段として、品質管理に貢献できるのです。

今後の展望

このDNA酵素を活用することで、長鎖mRNAの形状や長さを簡単に評価できるだけでなく、新たな医薬品の開発も加速されるのではないかと期待されています。さらに、今後の研究においてもインビトロ核酸選別法を用いて、より多様な機能を持つ核酸分子を開発する予定です。これにより、医療分野での応用が一層進むことが期待されています。

本研究の成果は、2025年1月15日に「Nucleic Acids Research」に掲載される予定で、多くの研究者や医療関係者から注目されています。この技術が将来的にどのように医療に寄与していくのか、その行方が楽しみです。