RNAイメージング

RNAイメージング

吉村 英哲(化学専攻 特任助教)

RNAの生理機能に注目が集まっている。RNAの機能について,古くは遺伝子情報の単純な仲介者と考えられていた。DNAにコードされた遺伝情報はRNAに写され,そのRNA上の情報を基に,タンパク質が合成される。しかし,遺伝子情報を仲介するメッセンジャーRNA (mRNA) 以外にも多様なRNAが細胞内に存在し,さまざまな細胞機能に携わっていることが分かってきた。さらに, mRNAについても細胞内外のシグナルに応答して遺伝情報の組み替えが起こったり,細胞内の特定の領域に集まったりすることが明らかとなってきた。

RNAの機能やその仕組みを解明するためには,生きた細胞内でのRNAの振る舞いを直接観察する「RNAイメージング」が威力を発揮する。しかし,RNAイメージングは,タンパク質を観察するイメージングとくらべて技術開発が遅れていた。タンパク質の観察では,目的のタンパク質に蛍光タンパク質を結合する遺伝子工学的手法が確立している。蛍光を標識とすることで,生きた細胞の中で特定のタンパク質の振る舞いを可視化できる。いっぽうRNAには,遺伝子工学的に蛍光タンパク質を結合させられない。そこで,観察目的のRNAと選択的に結合し,蛍光標識できるRNA可視化プローブ分子の開発が必要である。

化学専攻の小澤岳昌研究室では新しいRNA可視化プローブ分子を開発した。このプローブはRNAと結合するタンパク質Pumilioと蛍光タンパク質からできており,遺伝子工学的手法により,生きた細胞内で産生できる。またPumilioは,目的のRNAの配列に結合するような分子設計が可能である。その分子設計に基づきタンパク質を構成するアミノ酸を人工的に組み替えることで,プローブは目的RNAに選択的に結合できるようになる。このプローブを用いて,好気呼吸に必要な補因子NADHの脱水素酵素をコードするmRNAがミトコンドリアに集積している様子や,β-アクチンをコードするmRNAが細胞辺縁部に集まっている様子が観察された。さらに1つ1つのβ-アクチンmRNA分子が細胞の中央から辺縁部に向かって移動する様子の観察にも成功した。

RNAの機能やその機能が発現する仕組みについてはまだまだ未知の部分が多く残されている。RNAイメージング技術の発展と共に,RNA研究も今後大きく発展していくことが期待される。