ロックされた核酸配列のエンコードとデコードのための高プロセシビティと精度のDNAポリメラーゼ変種

Hidekazu Hoshino^1,2, Yuuya Kasahara^1,2, Masayasu Kuwahara³

¹National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition, 7-6-8 Saito-Asagi, Ibaraki, Osaka 567-0085, Japan.

Journal of the American Chemical Society

|December 11, 2020

まとめ

研究者らは,有望な治療性分子であるロックされた核酸 (LNA) を効率的に合成し,転写するためにKOD DNAポリメラーゼの変種を設計した. これらのエンジニアリングされたポリメラーゼは,新しいLNAアプタマーと触媒の作成を可能にし,核酸治療を進める.

科学分野:

生物化学
分子生物学
バイオテクノロジー

背景:

クセノビオティック核酸 (XNA) は,治療的な可能性を持つ化学的に改変されたDNAとRNAの類型である.
ロックされた核酸 (LNA) は有望なXNAですが,その治療開発は効率的な合成と逆転写ツールの欠如によって妨げられています.
LNAアプタマーおよび触媒開発の既存の方法は,DNAからLNAの合成およびLNAからDNAの逆転写のための特殊なポリメラーゼを必要とします.

研究の目的:

効率的なLNA合成 (エンコーディング) と逆転転写 (デコーディング) を可能にするエンジニアリングされたDNAポリメラーゼを開発する.
LNAベースの治療薬を作るためのKOD DNAポリメラーゼの性能を向上させる.
長いLNA配列の合成を可能にし,2'-O-メチル (2'-OMe) などの一般的な治療改変に対応する.

主な方法:

タンパク質工学を導くためのKOD DNAポリメラーゼの構造分析.
KOD DNAポリメラーゼのLNA解読とエンコーディングの変種を作成するためのサイト指向型変異.
キロベース長 LNA と LNA アプタマーの SELEX の合成を含む,エンジニアリングされたポリマーゼの効率性,精度,および基板受容性の実験的検証.

主要な成果:

KOD DGLNK (DNA → LNA) とKOD DLK (LNA → DNA) という2つのKOD DNAポリメラーゼの変種が成功裏に設計されました.
両方の変種は,LNA合成と逆転写の効率と精度が大幅に向上したことを示した.
キロ塩基長なLNAはKOD DGLNKを用いて合成され,その変種は治療用途に不可欠な2'-O-メチル改変を受け入れた.

結論:

エンジニアリングされたKOD DNAポリメラーゼ変種は,LNA合成と逆転写のための強力なツールを提供します.
これらの変種は,以前の制限を克服し,新しいLNAアプタマーと触媒の開発を促進します.
開発された技術は,天然のDNAやRNAとは異なる分子を作ることを可能にすることで,XNA治療の分野を前進させています.

さらに関連する動画