セントラルドグマが書き変わる!? CRISPR/Cas9の衝撃

4年前にCRIPR/Cas9が実用化されました。理研のプレスリリースが発端となり、今のうちにまとめておかないいとついていけなくなる。と考えたため、ご紹介しました。(膨大な知見が集積されており、1日や2日でまとめるのは不可能です。不定期更新ということで、よろしくお願いいたします)
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新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【セントラルドグマが書き換わる!? CRISPR/Cas9 の衝撃】 膨大な領域なので、不定期更新予定です) pic.twitter.com/LpEX5cGE5m

2016-12-29 00:45:37
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新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【発端】 2016年12月26日理化学研究所ゲノム編集の落とし穴-“セントラルドグマ”が書き直される可能性も-  リンク: riken.jp/pr/press/2016/…  原著:nature.com/articles/srep3…

2016-12-29 00:51:42

セントラルドグマとは?

らうじぃ @Rauziii

理研のドチャクソかっこいい動画です 「セントラルドグマ~DNAからタンパク質が出来るまで~」 nicovideo.jp/watch/sm2118613

2013-12-09 10:17:43
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新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【発見~実用化まで】 実はCRISPR自体は1986年に、日本人の石野良純先生が発見したのです! pic.twitter.com/CyUDwSmlbZ

2016-12-29 01:03:04
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新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme (略)リンク:ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/P…

2016-12-29 01:04:38
新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 1989年に大阪大のNkata氏が、Unusual nucleotide arrangement with repeated sequences in the Escherichia coli K-12 chromosomeを発表。 pic.twitter.com/gMzmnwobWb

2016-12-29 01:11:02
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【CRISPR 遺伝子におけるパリンドローム(回文)構造の齟齬】

新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 5’-CGGTTTATCCCCGCTGGCGCGGGAACTC-3’ が2回対称性を持っていることに気づきましたでしょうか?

2016-12-29 01:13:56
新薬たん @ShinHiroi

【CRISPR 遺伝子におけるパリンドローム(回文)構造の齟齬①】 私が参照した『 ゲノム編集入門』では、「 TCCCGC GCGGGGA の2回対称性の14ヌクレオチド配列が含まれる」と記載あり。 リンク::shokabo.co.jp/mybooks/ISBN97… pic.twitter.com/rdk0iBEmUH

2016-12-30 00:05:06
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訂正

新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi TCCCCGC GCGGGGA の2回対称性14ヌクレオチド

2017-01-22 21:43:46
新薬たん @ShinHiroi

【CRISPR 遺伝子におけるパリンドローム構造の齟齬②】 しかし、理研の『CRISPR-Casシステムの構造と機能 新海暁男』では、回文構造が「ATCCCCACGCGCGTGGGGAC」と記載(図1) リンク:jstage.jst.go.jp/article/biophy…  分かる方求む!

2016-12-30 00:11:32

新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【CRISPRの保存】 F J Mojica氏が同じような研究をやっており、どうもCRISPR配列は色々な細菌に保存されているようだ。ということが明らかになりました。 pic.twitter.com/tYuIea2p4P

2017-01-22 22:25:40
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新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【引用文献】 Differentially Transcribed Regions of Haloferax volcanii Genome Depending on the Medium Salinity:ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/P… pic.twitter.com/9eXmwj3TPd

2017-01-22 22:29:15
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新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【とても複雑なCRISPR】 CRISPA-CAS9とCRISPR-CASは別物!(私は調べるまで知らなかった)。引用:science.sciencemag.org/content/353/62…

2017-01-22 22:34:26
新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 文献によると『CRISPR-CAS9』はタイプⅡに分類されるようです。 pic.twitter.com/vWDhTMWXru

2017-01-22 22:37:19
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Cas-9 の発見とCRISPR-Cas系の融合

新薬たん @ShinHiroi

@ShinHiroi 【Cas-9をくっつける】 The CRISPR-Cas immune system: biology, mechanisms and applications.sciencedirect.com/science/articl… pic.twitter.com/qXOkfJyNdS

2017-02-11 01:36:14
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コメント

新薬たん @ShinHiroi 2016年12月29日
まとめを更新しました。
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月29日
まとめを更新しました。
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kartis56 @kartis56 2016年12月29日
ここ分かりにくいです コピー側は5’-GCCAAAT AGGGGCG ACCG CGCCCTTGAG-3’ で 一致しないのでは… >5’-CGGTTTA TCCCCGC TGGC GCGGGAACTC-3’ が2回対称性
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kartis56 @kartis56 2016年12月29日
この部分はこういう話ですよね? https://en.wikipedia.org/wiki/Dyad_symmetry GAATAC CTG GTATTC と  反対側CTTATG GAC CATAAG GAATAC とGTATTC が複製側でも同じ位置に出る
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kartis56 @kartis56 2016年12月29日
kartis56 これ5’-、-3’ 要らなかった…
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月29日
kartis56 確かに解りにくいですね。繰り返しのコンセンサス配列は5-、、、-3の29鎖で、この29塩基のなかに「TCCCGC GCGGGGA の2回対称性の14ヌクレオチド配列が含まれる」と言いたかったのです。もう一度、文献を調べ直してみます。ご指摘ありがとうございました。これからもよろしくお願いいたします。
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月30日
まとめを更新しました。【CRISPR 遺伝子におけるパリンドローム(回文)構造の齟齬】を追記。
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月30日
もしかしたら、オプジーボ(高い薬)必要なくなるかもしれません。同時に、新たなバイオハザードを引き起こす可能性あり。コメント、ご指導よろしくお願いいたします。
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☢️山下238☣️HPVV打ったよ @Yamashita238 2016年12月30日
これがありうるから生物は油断ならん。が、しばらくは様子見。
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
ShinHiroi >2回対称性                元の一本のDNAに対して複写側も同じ「TCCCCGC GCGGGGA」配列ができるということですよね。この複写側の絵も欲しいです。   2本鎖の両方に同じ繰り返し配列が現れるというところが面白いわけで
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
前側が7塩基なんだから、後ろの繰り返し部分も7塩基(前の7塩基の裏返し)のはずで、このどちらも kartis56 ShinHiroi 数が合わないのはちょっと落ち着いてほしいのです…
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
このまとめ読む前提知識としての用語。 いったんセントラルドグマは置いといて、 パリンドローム構造。 回文は自分自身を逆から読んでもおなじになるものだけど、 遺伝子の場合はちょっと違って、複製したときに自分と逆から読んで自分と同じになるもの。 TCGA みたいな場合に二本鎖側は AGCT となって後から読むと自分と同じ
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
2回対称性は、直線上に記述されてるもの(言葉とか)の場合はまさに回文のこと。1回対称は何も動かしてないし、直線の場合に3回以上の対称性は考える意味がない(前後反転以外に対称を作る操作ができないから)
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
パリンドローム構造の裏表を間に何か挟んで、A-B-(Aの逆で並び順も逆) の順に並んでる構造を作る。 AとA' (以下(Aの逆で並び順も逆)のこととする) は、一本のDNAにAとA' があると、Bで折れ曲がった時にぴったりくっつく 真核生物の場合はこの折れ曲がり部分があると転写が止まる。だいたいBがわっかになるのでこれらの部分をステムループ構造という(ステムループとは棒とわっかのこと)
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
で、この変なわっかを作る構造(Short Palindromic)が間にスペース挟みながら(Regularly Interspaced)繰り返してでてくる(Repeat)けど、ぶつ切りになってるだけで (Clustered)、全体としてなんか動作してるっていうのがCRISPR 。                 で、cas遺伝子群というのがぶら下がってると相当変なことしてないかというのがまとめの本題…
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月30日
kartis56 大変詳細な説明感謝いたします。 CRSPRの説明だけとなりましたが、今後、casと sgRNA の解説も入れていきます。その折りには、ぜひご助言お願いいたします。
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
動作としては、 1.cas遺伝子部分から作られたタンパク質(cas1,cas2複合体)が、よそのDNA断片をそのままCRISPR部分へ追加する。 2.cas5などで作られたタンパク質が、CRISPRの複写(RNA)から断片部分を切り出してくる。 3.cas9などのタンパク質が2で切り出した複写部分を勘合として、一致するDNAに対して切断動作する。
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
何がすごいってDNA上に直接、標的遺伝子部分をコピーとして持てること。逆にいうとこの部分だけで免疫機能作ると、細胞ごとに敵が何かのデータベースを自分で全部持ってなきゃいけないし、他の細胞に伝達する手段がなさそう。抗原提示のやつはタンパク質提示だったはず
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
発端の理研発表の概略 CRISPRシステム使うと特定の遺伝子を切断・挿入して遺伝子としては破壊できる。(ATCGの連なりが3の倍数でないと符号としての意味がずれるので、復号されたときにタンパク質としては機能しないはず) でも実細胞でやったら、開始部分が壊れてても途中から翻訳開始して遺伝子発現した例があった。調べてみたら、ずれた結果として途中に開始符号ができて頭のほうがないだけでほぼ機能するタンパク質ができていた。
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
開始符号から終了符号までが意味のある単位(ORF)なのだけど、半分ぐらいの遺伝子には普段使われてない単位部分(uORF)があって、遺伝子欠損させようとしたときにこの部分を使って発現する場合がありそう (ここまで) (uORFが理由で壊したはずの遺伝子が発現したとも、セントラルドグマ外の遺伝子発現システムが見つかったとも書いてない…)
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
これ、壊したはずの遺伝子が、ちゃんと壊れてないで不正動作することがあるから、動作してるかどうか確認しましょうという意味の発表では…
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
原論文のタイトル "Illegitimate translation causes unexpected gene expression from on-target out-of-frame alleles created by CRISPR-Cas9",  CRISPR-Cas9で作ったアウトオブフレーム遺伝子から不正な翻訳によって予想外の遺伝子発現が起きた の割に、ずらした結果として途中にATGの開始コドンができてるんだから、そこから翻訳開始されて発現してなにも不思議じゃないような…
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月30日
kartis56 コメントありがとうございます。理研に釣られました。原論文は「新たな転写領域が見つかった」レベルの話かと思います。重要なのは、CRISPR-Cas9の方で、膨大な知見が集まっているのでしっかりと整理しようかなと考えまとめを作成した次第です。
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月30日
新潟大学脳研究所、夏期セミナー見学・体験実習コース プログラムでCRISPR/Casシステムを用いた遺伝子改変法の実際を見学できるようです。(今年は終了)。興味のある方は参加してみては?(私はしたい) URL:http://www.bri.niigata-u.ac.jp/events/kiso2016.pdf
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
CRISPR-Cas システムの構造と機能 のpdf は CRISPRシステムに標的遺伝子入れて使うと、切断された標的部分を修復するときに追加・削除して機能改変できますよという話ですね。 他は読むの追い付いてないですけど、面白そうなので解説必要だとも思ったら勝手に解説しますよ。このままだとちょっと話がばらけてるし、見ても分からない感じです
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kartis56 @kartis56 2016年12月30日
話の流れが複数あって、 CRISPRが細胞単体での免疫システムとして機能してそうな話。 CRISPRを使って遺伝子操作する話(応用)。  応用するときの危険性の話。 で分割できそうです。 (連投失礼)
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新薬たん @ShinHiroi 2016年12月31日
kartis56 ありがとうございます。CRISPR-CAS9の歴史、発展、実際の応用例(創薬とか、治療、動植物の遺伝子改変)について解説してゆく予定です。
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kartis56 @kartis56 2016年12月31日
とりあえず二回対称のところの赤塗りの数を前後合わせてください…
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新薬たん @ShinHiroi 2017年1月2日
kartis56 ご指摘ありがとうございます。私の転記ミスです。TCCCCGC GCGGGGA の2回対称性14ヌクレオチド。ですね。助かりました!
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新薬たん @ShinHiroi 2017年1月22日
CRISPRの解説について若干の追記を行いました。
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新薬たん @ShinHiroi 2017年2月4日
まとめを更新しました。
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新薬たん @ShinHiroi 2017年2月6日
まとめを更新しました。大腸菌作成近い? を追加
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新薬たん @ShinHiroi 2017年2月11日
まとめを更新しました。
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新薬たん @ShinHiroi 2017年2月14日
まとめを更新しました。
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新薬たん @ShinHiroi 2017年2月24日
2017.02.24 マンモス復活計画を追記しました。
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kartis56 @kartis56 2017年5月9日
昨日のサイエンスゼロでゲノム編集特集(前後二回)、CRISPR/Cas9 も動画で概略説明あっておすすめです。さらっと単細胞生物の免疫という言葉がでて流されてたけど… 再放送土曜12:30
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kartis56 @kartis56 2017年5月9日
そして、研究者向けにネットでのカスタム発注システムがあるのが驚きでした。対象となるDNA配列を入力すると、そのCRISPR-Cas9 が製造されて送られてくるという…
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