細菌防御機構の活用による革新的なゲノム編集への道筋発見

Tokyo科学者たちは、細菌がどのように自己防御を行うかを研究し、ゲノム編集を改善できる新しい方法を発見しました。彼らの研究は2つのタンパク質、DdmDとDdmEがどのように協力してプラスミドを無効化するかに焦点を当てています。プラスミドは、細菌が遺伝情報を共有するのに用いる小さなDNA断片です。これらは細菌の進化を助けることがありますが、細菌にとって有害となることもあります。

オハイオ州立大学の研究者たちは、クライオ電子顕微鏡を用いて<強調>DdmDE</強調>と呼ばれる防御機構を詳しく調査しました。このプロセスは、ガイドDNAとして知られる短いDNA断片にDdmEが付着することで始まります。これにより、DdmEはターゲットとなるプラスミドを識別して捕捉することが可能になります。プラスミドの二重鎖の片方が開かれると、DdmDは残った一本鎖のプラスミドに結合し、2つの分子に分裂してプラスミドを小片に切断します。

この研究の主要な要素には以下が含まれます。

• ガイドDNA：ガイドRNAよりも安定性が高く、合成コストが低いです。
• DdmDおよびDdmEタンパク質：哺乳類細胞に輸送可能なサイズです。
• クライオ電子顕微鏡：これらのタンパク質の機能を観察するのに不可欠です。
• フィードバックループ：プラスミドの断片がガイドDNAとして機能を続けるプロセスです。

この研究により、遺伝子編集を用いた病気の予防ツールの開発が進む可能性があります。ガイドDNAは、ゲノム内の特定の部分を正確に標的にするのに役立ちます。ガイドRNAを使用するアルゴノートタンパク質とは異なり、DdmEはガイドDNAを使用し、これは作成が簡単で、より安定して正確である可能性があります。

CRISPR/Cas9のような遺伝子編集ツールは、生物学に革新をもたらしましたが、いくつかの欠点があります。特に大きな問題は、時々誤ったゲノム領域を編集してしまうことです。DdmDEシステムはガイドDNAを使用し、より正確にターゲットを設定することで、これらの不要な変化を減少させる可能性があります。

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科学者たちは、このシステムがさまざまな目的にどのように利用できるかを研究しています。現在、彼らはこのシステムが哺乳類の細胞でどれほど効果的に働くかを試験しており、病気を引き起こす遺伝的エラーを修正することを目指しています。

プラスミドDNAの一部は、他のプラスミドの分解を誘導することができ、内在する防御システムを示しています。このプロセスは宿主の保護を強化し、方法の安定性を時間とともに高めます。

これらの特性により、個々の遺伝情報に合わせて調整された遺伝子編集技術が進化し、嚢胞性線維症や筋ジストロフィー、特定のがんなどの病気に対する治療効果が向上する個別化医療の発展が期待されます。

国立衛生研究所などの団体からの支援を受けて、DdmDEシステムはゲノム編集を大幅に向上させる可能性があります。細菌がどのように防御するかを研究することで、これまで不可能だと思われていた新しい方法で人間の健康を改善する手立てを見つけられるかもしれません。