リボザイム触媒による遺伝子コード化RNA液滴の成長、溶解、分離

科学分野:

• * 合成生物学* 生物物理学* 材料科学

背景:

• * アクティブ液滴、膜のないコンパートメントは、初期生命および合成細胞の重要なモデルです。* 進化可能なシステムにとって、遺伝情報による動的な挙動のプログラミングは不可欠です。

研究 の 目的:

• * シーケンスプログラム可能なダイナミクスを持つ一時的なアクティブRNA液滴をエンジニアリングすること。* 合成原細胞のための遺伝子コード化されたライフサイクルを確立すること。* 時間経過に伴う液滴の挙動を観察および制御する方法を開発すること。

主な方法:

• * 自己組織化のためのRNAナノスターシーケンスへのリボザイム触媒部位の統合。* インサイチュ光重合によるハイドロゲルケージ内での個々の液滴の捕捉による観察。* 分解速度を制御するための異なるリボザイム（ハンマーヘッド、ヘアピン）の使用。* 液滴分離のトリガーとしてのシーケンス特異的なRNA切断の使用。* 液滴再成長のためのDNAテンプレートの封入。

主要な成果:

• * シーケンス制御による溶解能を持つ一時的なアクティブRNA液滴の作成に成功しました。* ハンマーヘッド（高速）およびヘアピン（低速）リボザイムを使用したプログラム可能な分解速度を実証しました。* シーケンス特異的な切断による混合液滴集団の分離を達成しました。* 液滴の溶解と再成長の最小限の遺伝子コード化されたサイクル（プルーフ・オブ・プリンシプル）を確立しました。* RNAシーケンスを液滴の安定性、組成、ライフサイクルダイナミクスに直接リンクさせました。

結論:

• * 進化可能な材料をエンジニアリングするための堅牢なプラットフォームを開発しました。* プログラム可能なライフサイクルを持つ合成細胞のボトムアップ構築を進歩させました。* アクティブ液滴の挙動を制御するための遺伝情報の可能性を実証しました。