Research press release

大きなDNA分子を試験管内で組み立てる

Nature Methods

Assembling large DNA molecules in a test tube

試験管内で短いDNAの断片をつなぎ合わせて1本の長い分子を組み立てる方法が開発された。これにより、天然または人工のDNAから遺伝子や遺伝子経路全体、さらには小さなゲノムをin vitroで容易に組み立てることが可能となる。

D Gibsonたちは、既に合成DNAをもとに細菌Mycoplasma genitaliumの全ゲノム58万3,000塩基対を組み立てているが、この組み立ての最終段階では酵母細胞の使用を余儀なくされた。しかし、酵母には外来DNAが有害である可能性があり、酵母細胞を利用すると組み立て工程が複雑化する。

今回Gibsonたちは、DNA断片を組み立てに不可欠な3種類の酵素とじかにインキュベートすることにより、組み立て工程を改変した。その酵素とは、DNA鎖を末端から分解して重複末端を作り出す酵素、DNAを合成して断絶した末端を埋める酵素、そして、DNA断片の末端どうしをつなぎ合わせて断絶を塞ぐ酵素の3種類である。適切な酵素の選択により、反応は完全に試験管内で1段階のみで進行するようになり、工程は高速化して完全に制御可能なものとなった。

Scientists have developed a method for assembling short pieces of DNA into one long molecule in a test tube, according to a study published online this week in Nature Methods. This allows for the easy in vitro assembly of genes, entire genetic pathways, or even small genomes from natural or synthetic DNA.

Daniel Gibson and colleagues, previously assembled the entire 583 kilo-base-pair genome of the bacterium Mycoplasma genitalium from synthetic DNA, but the final steps of this assembly could only be accomplished in a yeast cell. However, the use of yeast cells makes the assembly process more difficult, because the foreign DNA may be toxic to the yeast.

Now the researchers modified the assembly process by directly incubating the DNA segments with three enzymes that are essential for assembly: an enzyme that chews back the DNA strands to create overlapping ends, an enzyme that synthesizes DNA and fills the gaped ends, and an enzyme that binds together the ends of the DNA fragments thus closing the gaps. The choice of the right enzymes allows the reaction to proceed entirely in a test tube in a single step, making it a faster and fully controllable process.

doi: 10.1038/nmeth.1318

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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