細胞内代謝物を可視化するRNAセンサー

以前ご紹介した「GFPのRNAミミック（2011/08/22紹介）」の続報が同研究グループから報告されていたのでご紹介致します。前回の報告では、目的RNAにタグとなる“RNAアプタマー（Spinach）”を遺伝子レベルで組み込み発現させ、さらに“そのアプタマーと結合すると蛍光を発する有機小分子（DFHBI）”を用いることで、目的RNAを直接観察するための手法が紹介されていました。

今回の報告で筆者らは、上記のRNAアプタマーSpinachをさらに進化させ、DFHBI結合部位に細胞内代謝物に対する認識部位を組み込むことで、ADP (adenosine 5’-diphosphate)、SAM (S-adenosylmethionine)といった細胞内代謝物を認識して初めて蛍光を発する新たなRNAセンサーの開発に成功しました。

具体的には、Spinachを構成するstem-loopの一つがDFHBIとの結合に必須であることに着目し、このloopを構成する塩基対を置換して結合を弱め、DFHBI添加のみでは光らないように設計しました。さらに、このloopを介して“代謝物が結合するアプタマー”を組み込みました。このようにして開発したRNAセンサーは、はじめはloop構造がrigidでないためDFHBIを添加しても光りませんが、目的の代謝物が存在する条件下では、代謝物がアプタマーに結合することによりloop構造が再構築され、DFHBI存在下で蛍光を発するようになります。このように、目的の代謝物とDFHBIの両者が揃うことで初めて蛍光を発するよう制御されているため、高い感度および選択性を実現することが可能となりました。

さらに筆者らは、開発したRNAセンサーを用いることで大腸菌におけるADPやSAM のリアルタイムイメージングも可能であることを示しています。蛍光蛋白を用いたFRET-basedセンサーではこれらの標的分子に対するセンサーが開発されていないこと、さらに本手法は多種多様な分子を標的にし得るといったRNAアプタマーの利点を生かした手法であることから、今後、生物学に果たす役割・期待は大きくなっていくのではないでしょうか。