研究分野の概略

我々の研究室では、RNAやRNAとタンパク質の相互作用からなるRNPを研究しています。RNPは様々な生命現象において重要な役割を果たしています。私たちは、RNPに関する研究を通じて生命現象の理解を深め、新たな発見や技術の開発を目指します。

研究内容の紹介

合成生物学や実験進化手法を活用し、RNAやRNA-タンパク質 (RNP) 相互作用を基盤とする生体分子や生命システムの理解と創成に挑戦します

タンパク質がRNAの配列と構造を認識して形成する「RNA-タンパク質(RNP)複合体」は、遺伝子発現や細胞内局在などを制御する細胞内分子機構の中核を担っています。さらに、RNP相互作用に関わる配列や構造の分子機構を解明することで、RNAやRNP複合体の機能や形成を人工的に改変することができ、細胞の機能を自在に操作できる可能性があります。
当研究室では、合成生物学、進化分子工学、情報生命科学等の異分野の技術と知識を融合することで、生命システムを理解・制御するための新たな技術開発を行います。その独自技術をもとに、細胞のプログラミング機構を解明し、その運命決定機構を理解し制御することを目指しています。このような取り組みを通じて、タンパク質やRNAの相互作用が織りなす生命システムの形成機構を明らかにし、新たな医薬品の開発につながる研究や生物工学的な応用を目指します。

私は、RNAやRNA-タンパク質複合体 (RNP)を基盤とする生命システムの理解と創成を目指しています。 RNAやRNPからなる生体分子やシステムは、生命システムの根幹を担います。 現存の生命システムにおいて、DNAやタンパク質の間をつなぐRNAやRNPが、いかに生命システムを制御しているのか、その機構の多くは未知です。 また生命の進化においても、化学物質と生命の間をつなぐRNAやRNPワールドが、いかに原始細胞を作り出したのかは明らかになっていません。 私たちは、RNAやRNPの研究を通じて、新しいテクノロジーを創出し、細胞や生命の成り立ちに新しい解を与えることを目指します。

最近の研究成果

単一のmRNAで発現制御の精度を改良した「ハイブリッドmRNAスイッチ」の開発
新たなRNA技術「スプリットRNAスイッチ」の開発 ―特定の細胞を標的とした遺伝子発現制御の正確性を大幅に向上―

論文一覧

  1. Shunsuke Sumi, Michiaki Hamada, Hirohide Saito.: Deep generative design of RNA family sequences, Nat Methods. 2024 Mar;21(3):435-443. doi: 10.1038/s41592-023-02148-8. Epub 2024 Jan 18.
  2.  Kawasaki S*, Ono H, Hirosawa M, Kuwabara T., Sumi S., Lee S, Woltjen K., and Saito H*.: Programmablemammalian translational modulators by CRISPR-associated proteins, Nat Commun.2023 Apr 19;14(1):2243. doi: 10.1038/s41467-023-37540-7.
  3.  Ohno H*, Akamine S, Mochizuki M, Hayashi K, Akichika S, Suzuki T, and Saito H*.: Versatile strategy using vaccinia virus-capping enzyme to synthesize functional 5′ cap-modified mRNAs, Nucleic Acids Res. 2023 Apr 11;51(6):e34. doi: 10.1093/nar/gkad019. 
  4.  Kameda S, Ohno H, and Saito H*: Synthetic circular RNA switches and circuits that control protein expression in mammalian cells, Nucleic Acids Res., 2023, Feb 28;51(4):e24. doi: 10.1093/nar/gkac1252.
  5. Saito H*: The RNA world “hypothesis”, Nat Rev Mol Cell Biol, 2022 Jul 6. doi: 10.1038/s41580-022-00514-6. PMID: 35794470 (Journal Club)
  6. Pardi ML, Wu J, Kawasaki S, Saito H*: Synthetic RNA-based post-transcriptional expression control methods and genetic circuits, Advanced Drug Delivery Reviews, 2022 Mar 184:114196. (Review)
  7. Fujita Y*, Hirosawa M, Hayashi K, Hatani T, Yoshida Y, Yamamoto T, Saito H*: A versatile and robust cell purification system with an RNA-only circuit composed of microRNA-responsive ON and OFF switches, Science Advances., 2022 Jan 7;8(1):eabj1793.
  8. Nakanishi H, Saito H*: Caliciviral protein-based artificial translational activator for mammalian gene circuits with RNA-only delivery, Nature Communications, 11(1):1297. 2020
  9. Matsuura S, Ono H, Kuang Y, Kawasaki S, Fujita Y, Saito H*: Synthetic RNA-based logic computation in mammalian cells, Nature Communications, 9(1):4847. doi: 10.1038/s41467-018-07181-2. (2018)
  10. Shibata T, Fujita Y, Ohno H, Suzuki Y, Hayashi K, Komatsu K.R., Kawasaki S, Hidaka K, Yonehara S, Sugiyama H, Endo M, Saito H*: Protein-Driven RNA Nanostructured Devices That Function in Vitro and Control Mammalian Cell Fate, Nature Communications, 2017 Sep 14;8(1):540. doi: 10.1038/s41467-017-00459-x
  11. Liliana Wroblewska, Tasuku Kitada, Kei Endo, Velia Siciliano, Breanna Stillo, Saito H*, and Ron Weiss*: Mammalian synthetic circuits with RNA binding proteins for RNA-only delivery, Nature Biotechnology, 2015, 33(8):839-841. doi: 10.1038/nbt.3301. PMID: 26237515
  12. Hirohisa Ohno, Tetsuhiro Kobayashi, Rinko Kabata, Kei Endo, Takuma Iwasa, Shige Yoshimura, Kunio Takeyasu, Tan Inoue*, and Saito H*: Synthetic RNA-protein complex shaped like an equilateral triangle, Nature Nanotechnology, 6: 116-120. (2011)
  13. Saito H*, Tetsuhiro Kobayashi, Tomoaki Hara, Yoshihiko Fujita, Karin Hayashi, Rie Furushima, and Tan Inoue*: Synthetic Translational Regulation by an L7Ae-Kink-turn RNP Switch, Nature Chemical Biology, 6: 71-78. (2010)
齊藤　博英　教授
SAITO Hirohide
博士（工学）
工学系、薬学系、医学系研究科
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藤田 祥彦　特任講師
FUJITA Yoshihiko
博士（工学）
吉井　達之　講師
YOSHII Tatsuyuki
博士（工学）
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小野　紘貴　助教
ONO Hiroki
博士（医科学）
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平野　清一　助教
HIRANO Seiichi
博士（理学）
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角　俊輔　特任助教
SUMI Shunsuke
博士（医学）
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牧野 航海　特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD)
MAKINO Koki
博士（工学）