理化学研究所,京都大学,慶應義塾大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和５年１１月１日

理化学研究所
京都大学
慶應義塾大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

新規ミトコンドリア膜貫通ペプチドによる遺伝子送達

～ミトコンドリア内部で効率的な多重遺伝子発現を達成～

理化学研究所（理研） 環境資源科学研究センター バイオ高分子研究チームの沼田 圭司 チームリーダー（京都大学 大学院工学系研究科 教授、慶應義塾大学 先端生命科学研究所 特任教授）、吉永 直人 基礎科学特別研究員（慶應義塾大学 先端生命科学研究所 特任助教）らの共同研究グループは、ミトコンドリア膜たんぱく質から着想を得た機能性ペプチドとプラスミドＤＮＡ（ｐＤＮＡ）からなる複合体が、細胞内のミトコンドリアに選択的に集積し、その内部で遺伝子発現が高効率に行われることを発見しました。

本研究成果は、ミトコンドリアにおけるあらゆるたんぱく質発現を可能にし、ミトコンドリア病の治療やメカニズム解明に貢献するとともに、ミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）編集技術への応用が期待されます。

今回、共同研究グループは、ミトコンドリア膜貫通たんぱく質（ｍｉｔｏＮＥＥＴ）の一部の配列を含む機能性ペプチド（ｍｉｔｏＮＥＥＴ－（ＲＨ）９）と外来遺伝子を含むプラスミドＤＮＡ（ｐＤＮＡ）またはミトコンドリアＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）からなるミトコンドリア標的複合体を細胞に投与すると、ミトコンドリアに選択的に集積することを見いだしました。複合体として送達されたｍｔＤＮＡは、ｍｔＤＮＡ欠損細胞のミトコンドリア機能回復に十分な遺伝子発現を行うことが明らかとなりました。

本研究は、科学雑誌「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ」オンライン版（１１月１日付：日本時間１１月１日）に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業個人型研究（さきがけ）「ミトコンドリアＤＮＡ変異から生じる老化プロセスの解明（研究代表者：吉永 直人、ＪＰＭＪＰＲ２２８Ａ）」、同 戦略的創造研究推進事業チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）「人工ゲノムのセルフリーＯｎ ｃｈｉｐ合成とその起動（研究代表者：末次 正幸、ＪＰＭＪＣＲ１８Ｓ６）」、同 戦略的創造研究推進事業総括実施型研究ＥＲＡＴＯ「沼田オルガネラ反応クラスタープロジェクト（研究総括：沼田 圭司、ＪＰＭＪＥＲ１６０２）」、文部科学省 データ創出活用型マテリアル研究開発プロジェクト事業「バイオ高分子ビッグデータ駆動による完全循環型バイオアダプティブ材料の創出（研究総括：沼田 圭司）」、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業基盤研究（Ｓ）「化学遺伝学と情報科学による内在性代謝物の隠された機能の解明（研究代表者：吉田 稔）」「いつ、どこで、どのように、核酸の高次構造は形成し機能するのかを予測する（研究代表者：杉本 直己）」、同 若手研究「ゲノム編集ツールフリーのミトコンドリアＤＮＡ編集技術の開発（研究代表者：吉永 直人）」、同 研究活動スタート支援「ｉＰＳ細胞のミトコンドリアゲノムを初期化するミトコンドリア標的ナノ粒子の開発（研究代表者：吉永 直人）」による助成、および理化学研究所 脳神経科学研究センター 生体物質分析支援ユニットの支援を受けて行われました。

本研究には理研バイオリソース研究センターから提供されたバイオリソースが使用されました。（リソースＮｏ．ＲＢＲＣ１０４５１、ＲＢＲＣ１０８５８、ＲＢＲＣ１０９１９、ＲＢＲＣ１０９２１、ＲＢＲＣ０９８０７、ＲＢＲＣ０１３４５、ＲＢＲＣ１０６０６、ＲＢＲＣ１０１７０、ＲＢＲＣ０４７３８、ＲＢＲＣ０５７９８）

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Design of an artificial peptide inspired by transmembrane mitochondrial protein for escorting exogenous DNA into the mitochondria to restore their functions by simultaneous multiple gene expression”

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