植物の狙った一細胞で遺伝子発現 誘導技術を確立 龍谷大学など2023年6月9日
宇都宮大学イノベーション支援センター・工学部の友井拓実博士研究員、横浜市立大学・木原生物学研究所の爲重才覚特任助教、基礎生物学研究所超階層生物学センターの亀井保博教授、龍谷大学農学部生命科学科の別役重之准教授らの共同研究グループは、植物体の中の任意の一細胞で特定の遺伝子発現を誘導することができる技術を確立した。
図1：研究の背景
共同研究グループは、①従来よりも熱応答により特化した熱誘導性プロモーター領域（pHSP18.2v2）の発見、②ステロイドホルモン受容体融合型CRE 組換え酵素とloxP 配列の利用、③数多くの試行データからデータサイエンス的技法を用いての最適なレーザー出力値の予測、の3点を融合させることで、モデル植物であるシロイヌナズナでの再現性の高い標的一細胞遺伝子発現誘導プロトコールを確立。この手法をもとに、根の表皮細胞・皮層細胞・内皮細胞、葉の表皮細胞・葉肉細胞・孔辺細胞というさまざまな細胞種において、高い確率で狙った一細胞での遺伝子発現を誘導することに成功した。
図2：研究の成果
同手法で用いた、ヒートショックとステロイドホルモンという二重ロック機構によるゲノム組換えシステムは、研究の妨げになっていた非誘導時の望まない遺伝子発現が検出限界以下で、植物体の中の狙った一細胞でのさまざまな機能を持った遺伝子発現のON・OFF 制御とともに、一細胞レベルでのゲノム編集などに応用されることが期待される。
また、実データからのデータサイエンスに基づく解析は、細胞サイズごとの適切なレーザー出力値も予測。大小さまざまなサイズバリエーションを持つ植物細胞を実験対象にする上での重要な指針も示しており、植物を用いたオプトジェネティクスの標準プロトコールとなる。
同成果は、6月5日付で『Frontiers in Plant Science』で発表された。
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