高等植物において特定の遺伝子を標的として改変する技術: 人工制限酵素を働かせるだけで標的遺伝子を破壊することが可能に

摘要

遺伝子の機能を解析するとき，その遺伝子を特異的に 破壊したり，あるいは機能を改変するために部分的に遺 伝子の改変を行なうことが必要となる.こうした標的遺 伝子特異的改変，特に標的遺伝子組換え（遺伝子ターゲッティング，GT)は，微生物では研究室内で日常的に 用いられている.ゲノム上にDNA 二重鎖切断（DSB)が 生じたとき，2つの主要修復経路，相同組換え（HR)修復 および非相同末端結合(NHEJ)修復によりつなぎ直され る.GTは，標的遺伝子を改変させるための铸型DNA を宿主細胞へ導入し，その铸型DNAが標的遺伝子上に 生じたDSBのHR修復に利用されることで成立する技 術である.しかし，HR修復は細胞周期のごぐ限られた 期間（S - G2期）で機能する経路であることに加えて， DSB末端の単純な再結合反応によるNHEJ経路が高等 動植物では優勢な修復経路であるため，GTの頻度はき わめて低い（導入したDNA断片が宿主ゲノム上のラン ダムな場所に揷入される効率の1,000分の1から10,000 分の1である）.このため，高等真核生物では，マウス ES細胞など一部の実験材料を除き，GTはきわめて困 難な技術であった.