2023/09/08 更新

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アベ ナオコ
阿部 奈保子
ABE Naoko
所属
大学院理学研究科 理学専攻 化学 特任准教授
職名
特任准教授
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学位 1

  1. 博士(薬科学) ( 2015年3月   北海道大学 ) 

 

論文 24

  1. The Effect of gamma Phosphate Modified Deoxynucleotide Substrates on PCR Activity and Fidelity

    Hashiya Fumitaka, Murase Hirotaka, Chandela Akash, Hiraoka Haruka, Inagaki Masahito, Nakashima Yuko, Abe Naoko, Nakamura Mayu, Terai Goro, Kimura Yasuaki, Ando Kaori, Oka Natsuhisa, Asai Kiyoshi, Abe Hiroshi

    CHEMBIOCHEM   24 巻 ( 14 ) 頁: e202200572   2023年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ChemBioChem  

    Controlling PCR fidelity is an important issue for molecular biology and high-fidelity PCR is essential for gene cloning. In general, fidelity control is achieved by protein engineering of polymerases. In contrast, only a few studies have reported controlling fidelity using chemically modified nucleotide substrates. In this report, we synthesized nucleotide substrates possessing a modification on Pγ and evaluated the effect of this modification on PCR fidelity. One of the substrates, nucleotide tetraphosphate, caused a modest decrease in Taq DNA polymerase activity and the effect on PCR fidelity was dependent on the type of mutation. The use of deoxyadenosine tetraphosphate enhanced the A : T→G : C mutation dramatically, which is common when using Taq polymerase. Conversely, deoxyguanosine tetraphosphate (dG4P) suppressed this mutation but increased the G : C→A : T mutation during PCR. Using an excess amount of dG4P suppressed both mutations successfully and total fidelity was improved.

    DOI: 10.1002/cbic.202200572

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  2. Cap analogs with a hydrophobic photocleavable tag enable facile purification of fully capped mRNA with various cap structures

    Inagaki Masahito, Abe Naoko, Li Zhenmin, Nakashima Yuko, Acharyya Susit, Ogawa Kazuya, Kawaguchi Daisuke, Hiraoka Haruka, Banno Ayaka, Meng Zheyu, Tada Mizuki, Ishida Tatsuma, Lyu Pingxue, Kokubo Kengo, Murase Hirotaka, Hashiya Fumitaka, Kimura Yasuaki, Uchida Satoshi, Abe Hiroshi

    NATURE COMMUNICATIONS   14 巻 ( 1 ) 頁: 2657   2023年5月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Nature Communications  

    Starting with the clinical application of two vaccines in 2020, mRNA therapeutics are currently being investigated for a variety of applications. Removing immunogenic uncapped mRNA from transcribed mRNA is critical in mRNA research and clinical applications. Commonly used capping methods provide maximum capping efficiency of around 80–90% for widely used Cap-0- and Cap-1-type mRNAs. However, uncapped and capped mRNA possesses almost identical physicochemical properties, posing challenges to their physical separation. In this work, we develop hydrophobic photocaged tag-modified cap analogs, which separate capped mRNA from uncapped mRNA by reversed-phase high-performance liquid chromatography. Subsequent photo-irradiation recovers footprint-free native capped mRNA. This approach provides 100% capping efficiency even in Cap-2-type mRNA with versatility applicable to 650 nt and 4,247 nt mRNA. We find that the Cap-2-type mRNA shows up to 3- to 4-fold higher translation activity in cultured cells and animals than the Cap-1-type mRNA prepared by the standard capping method.

    DOI: 10.1038/s41467-023-38244-8

    Web of Science

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  3. mRNAの完全化学合成を可能とする化学的キャップ化法の開発

    阿部 洋, 小川 和哉, 阿部 奈保子, 木村 康明

    MEDCHEM NEWS   33 巻 ( 2 ) 頁: 75 - 78   2023年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬学会  

    近年、新型コロナウイルス感染症においてmRNAワクチンが大きな成功を収めた。しかし、mRNAワクチンは、mRNAの生体内不安定性等による活性の低下が課題としてあげられる。そこで、安定性向上が見込まれる化学修飾をmRNAに導入することが効果的であるが、それを実現するための汎用的合成法は存在しない。本研究ではmRNAへの化学修飾の導入の障壁となる酵素法を回避したmRNAの完全化学合成法を開発した。本手法では、mRNAに対して位置特異的な化学修飾の導入が可能であり、適切な化学修飾パターンにより翻訳活性と安定性の最大化が可能となる。本稿では、完全化学合成法の開発経緯、完全化学合成法による化学修飾mRNAの構造活性相関および本手法で合成したmRNAがんワクチンの治療効果について解説する。

    DOI: 10.14894/medchem.33.2_75

    CiNii Research

  4. Use of Iontophoresis Technology for Transdermal Delivery of a Minimal mRNA Vaccine as a Potential Melanoma Therapeutic

    Husseini Rabab A., Abe Naoko, Hara Tomoaki, Abe Hiroshi, Kogure Kentaro

    BIOLOGICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN   46 巻 ( 2 ) 頁: 301 - 308   2023年2月

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  5. Chemical synthesis of super messenger RNA medicine

    Tada M., Abe N., Abe H.

    Drug Delivery System   38 巻 ( 1 ) 頁: 15 - 23   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Drug Delivery System  

    Messenger RNA(mRNA)medicine was urgently approved in 2020 as a vaccine for COVID-19 . However, current mRNA therapeutics are not fully established, with challenges remaining in translation efficiency and drug delivery system. Therefore, further research is needed to adapt mRNA therapeutics to other diseases. Furthermore, the preparation of mRNA drugs is time-consuming and costly because of the biological methods used. Our laboratory has been working on chemical methods to solve these issues. In this paper, we introduce chemical modifications and novel capping reactions as a method to improve the translation efficiency of mRNA and the introduction of disulfide modification to oligonucleotide therapeutics as an effort on the drug delivery system.

    DOI: 10.2745/dds.38.15

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    CiNii Research

  6. A 2 & PRIME;-modified uridine analog, 2'-O-(methylthiomethoxy)methyl uridine, for siRNA applications

    Lyu Fangjie, An Seongjin, Kobayashi Yoshiaki, Nomura Kohei, Baba Rintaro, Abe Naoko, Hiraoka Haruka, Hashiya Fumitaka, Shu Zhaoma, Ui-Tei Kumiko, Kimura Yasuaki, Abe Hiroshi

    BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY LETTERS   74 巻   頁: 128939   2022年10月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters  

    The medicinal applications of siRNAs have been intensively examined but are still hindered by their low molecular stability under biological conditions and off-target effects, etc. The introduction of chemical modifications to the nucleoside is a promising strategy for solving these limitations. Herein, we describe the development of a new uridine analog, U*, that has a (methylthiomethoxy)methoxy group at the 2′ position. The phosphoramidite reagent corresponding to U* was easily synthesized and the RNA oligonucleotides containing U* were stably prepared using a standard protocol for oligonucleotide synthesis. The introduction of U* into the siRNA resulted in positive or negative effects on the targeted gene silencing in a position-dependent manner, and the positive effects were attributed to the improved stability under biological conditions. The thermodynamic analysis of the U*-modified RNAs revealed a slight destabilization of the dsRNA, based depending on which U was strategically utilized to restrain the off-target effects of the siRNA. This study describes a rare example of nucleoside analogs with a large substitution at the 2′-position in the context of an siRNA application and is informative for the development of other analogs to further improve the molecular properties of siRNAs for medicinal applications.

    DOI: 10.1016/j.bmcl.2022.128939

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  7. Complete Chemical Synthesis of Minimal Messenger RNA by Efficient Chemical Capping Reaction

    Abe Naoko, Imaeda Akihiro, Inagaki Masahito, Li Zhenmin, Kawaguchi Daisuke, Onda Kaoru, Nakashima Yuko, Uchida Satoshi, Hashiya Fumitaka, Kimura Yasuaki, Abe Hiroshi

    ACS CHEMICAL BIOLOGY   17 巻 ( 6 ) 頁: 1308 - 1314   2022年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ACS Chemical Biology  

    Site-specific chemical modification of mRNA can improve its translational efficiency and stability. For this purpose, it is desirable to develop a complete chemical synthesis method for chemically modified mRNA. The key is a chemical reaction that introduces a cap structure into the chemically synthesized RNA. In this study, we developed a fast and quantitative chemical capping reaction between 5′-phosphorylated RNA and N7-methylated GDP imidazolide in the presence of 1-methylimidazole in the organic solvent dimethyl sulfoxide. It enabled quantitative preparation of capping RNA within 3 h. We prepared chemically modified 107-nucleotide mRNAs, including N6-methyladenosine, insertion of non-nucleotide linkers, and 2′-O-methylated nucleotides at the 5′ end and evaluated their effects on translational activity in cultured HeLa cells. The results showed that mRNAs with non-nucleotide linkers in the untranslated regions were sufficiently tolerant to translation and that mRNAs with the Cap_2 structure had higher translational activity than those with the Cap_0 structure.

    DOI: 10.1021/acschembio.1c00996

    Web of Science

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  8. Antisense oligonucleotide modified with disulfide units induces efficient exon skipping in mdx myotubes through enhanced membrane permeability and nucleus internalization.

    Hiraoka H, Shu Z, Le BT, Masuda K, Nakamoto K, Lyu F, Abe N, Hashiya F, Kimura Y, Shimizu Y, Veedu RN, Abe H

    Chembiochem : a European journal of chemical biology     2021年10月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1002/cbic.202100413

    PubMed

  9. Completely Chemically Synthesized Long DNA Can be Transcribed in Human Cells

    Yamaoka Kazuki, Oikawa Ryota, Abe Naoko, Nakamoto Kosuke, Tomoike Fumiaki, Hashiya Fumitaka, Kimura Yasuaki, Abe Hiroshi

    CHEMBIOCHEM     2021年10月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1002/cbic.202100312

    Web of Science

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  10. mRNA技術:翻訳反応サイクルを加速するmRNA

    阿部 奈保子, 阿部 洋

    MEDCHEM NEWS   31 巻 ( 4 ) 頁: 194 - 199   2021年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬学会  

    現在、新型コロナウイルス感染症に対するワクチン療法としてmRNA分子が用いられている。しかしながら、用いられているmRNAワクチンは、パンデミック下で一時的に緊急承認されたものであり、デリバリー法、品質・純度、安定性・効果持続性、タンパク質合成効率などの面に解決すべき課題が存在する。一方、mRNA医薬の開発研究は、主にデリバリー手法の開発に集中しており、mRNAの製造法に関しては生物学的な手法のみが用いられ、今後その分子設計法や合成法の開拓が重要となる。筆者らはmRNAの翻訳反応メカニズムに着目し、その律速段階を促進することで、翻訳反応サイクルを加速できる分子デザインを提案する。このmRNA分子デザインによってmRNAの翻訳効率と安定性を向上させることができることを実験データに基づいて解説する。

    DOI: 10.14894/medchem.31.4_194

    CiNii Research

  11. Phosphorothioate Modification of mRNA Accelerates the Rate of Translation Initiation to Provide More Efficient Protein Synthesis

    Kawaguchi Daisuke, Kodama Ayumi, Abe Naoko, Takebuchi Kei, Hashiya Fumitaka, Tomoike Fumiaki, Nakamoto Kosuke, Kimura Yasuaki, Shimizu Yoshihiro, Abe Hiroshi

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION   59 巻 ( 40 ) 頁: 17403 - 17407   2020年9月

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    出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    DOI: 10.1002/anie.202007111

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  12. Chemically synthesized circular RNAs with phosphoramidate linkages enable rolling circle translation

    Nakamoto Kosuke, Abe Naoko, Tsuji Genichiro, Kimura Yasuaki, Tomoike Fumiaki, Shimizu Yoshihiro, Abe Hiroshi

    CHEMICAL COMMUNICATIONS   56 巻 ( 46 ) 頁: 6217 - 6220   2020年6月

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    出版者・発行元:Chemical Communications  

    DOI: 10.1039/d0cc02140g

    Web of Science

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  13. Translational control by secondary-structure formation in mRNA in a eukaryotic system

    Kawaguchi Daisuke, Shimizu Saaya, Abe Naoko, Hashiya Fumitaka, Tomoike Fumiaki, Kimura Yasuaki, Abe Hiroshi

    NUCLEOSIDES NUCLEOTIDES & NUCLEIC ACIDS   39 巻 ( 1-3 ) 頁: 195 - 203   2020年2月

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    出版者・発行元:Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids  

    DOI: 10.1080/15257770.2019.1671593

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  14. Intracellular Delivery of Antisense DNA and siRNA with Amino Groups Masked with Disulfide Units

    Shu Zhaoma, Ota Azumi, Takayama Yukiya, Katsurada Yuri, Kusamori Kosuke, Abe Naoko, Nakamoto Kosuke, Tomoike Fumiaki, Tada Seiichi, Ito Yoshihiro, Nishikawa Makiya, Kimura Yasuaki, Abe Hiroshi

    CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN   68 巻 ( 2 ) 頁: 129 - 132   2020年2月

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  15. Intracellular build-up RNAi with single-strand circular RNAs as siRNA precursors

    Kimura Yasuaki, Shu Zhaoma, Ito Mika, Abe Naoko, Nakamoto Kosuke, Tomoike Fumiaki, Shuto Satoshi, Ito Yoshihiro, Abe Hiroshi

    CHEMICAL COMMUNICATIONS   56 巻 ( 3 ) 頁: 466 - 469   2020年1月

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    出版者・発行元:Chemical Communications  

    DOI: 10.1039/c9cc04872c

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  16. Intracellular Delivery of Antisense DNA and siRNA with Amino Groups Masked with Disulfide Units.

    Shu Z, Ota A, Takayama Y, Katsurada Y, Kusamori K, Abe N, Nakamoto K, Tomoike F, Tada S, Ito Y, Nishikawa M, Kimura Y, Abe H

    Chemical & pharmaceutical bulletin   68 巻 ( 2 ) 頁: 129 - 132   2020年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Chemical and Pharmaceutical Bulletin  

    Efficient methods for delivery of antisense DNA or small interfering RNA (siRNA) are highly needed. Cationic materials, which are conventionally used for anionic oligonucleotide delivery, have several drawbacks, including aggregate formation, cytotoxicity and a low endosome escape efficiency. In this report a bio-reactive mask (i.e., disulfide unit) for cationic amino groups was introduced, and the mask was designed such that it was removed at the target cell surface. Insolubility and severe cellular toxicity caused by exposed cationic groups are avoided when using the mask. Moreover, the disulfide unit used to mask the cationic group enabled direct delivery of oligonucleotides to the cell cytosol. The molecular design reported is a promising approach for therapeutic applications.

    DOI: 10.1248/cpb.c19-00811

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    CiNii Research

  17. N-6-methyl adenosine in siRNA evades immune response without reducing RNAi activity

    Imaeda Akihiro, Tomoike Fumiaki, Hayakawa Mayu, Nakamoto Kosuke, Kimura Yasuaki, Abe Naoko, Abe Hiroshi

    NUCLEOSIDES NUCLEOTIDES & NUCLEIC ACIDS   38 巻 ( 12 ) 頁: 972 - 979   2019年12月

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    出版者・発行元:Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids  

    DOI: 10.1080/15257770.2019.1641205

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  18. Disulfide-Unit Conjugation Enables Ultrafast Cytosolic Internalization of Antisense DNA and siRNA

    Shu Zhaoma, Tanaka Iku, Ota Azumi, Fushihara Daichi, Abe Naoko, Kawaguchi Saki, Nakamoto Kosuke, Tomoike Fumiaki, Tada Seiichi, Ito Yoshihiro, Kimura Yasuaki, Abe Hiroshi

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION   58 巻 ( 20 ) 頁: 6611 - 6615   2019年5月

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    出版者・発行元:Angewandte Chemie - International Edition  

    DOI: 10.1002/anie.201900993

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  19. A Covalent Inhibitor for Glutathione S-Transferase Pi (GSTP(1-1)) in Human Cells

    Shishido Yuko, Tomoike Fumiaki, Kuwata Keiko, Fujikawa Haruka, Sekido Yoshitaka, Murakami-Tonami Yuko, Kameda Tomoshi, Abe Naoko, Kimura Yasuaki, Shuto Satoshi, Abe Hiroshi

    CHEMBIOCHEM   20 巻 ( 7 ) 頁: 900 - 905   2019年4月

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    出版者・発行元:ChemBioChem  

    DOI: 10.1002/cbic.201800671

    Web of Science

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  20. Chemical ligation reaction for oligonucleotides based on electrophilic phosphorothioester

    Kimura Yasuaki, Maruyama Hideto, Oikawa Ryota, Hayakawa Mayu, Abe Naoko, Tsuji Genichiro, Matsuda Akira, Shuto Satoshi, Ito Yoshihiro, Abe Hiroshi

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   255 巻   2018年3月

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  21. Nano structure design for RNA interference

    Shu Zhaoma, Abe Naoko, Tomoike Fumiaki, Kimura Yasuaki, Ito Yoshihiro, Abe Hiroshi

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   255 巻   2018年3月

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  22. Preparation of Circular RNA In Vitro

    Abe Naoko, Kodama Ayumi, Abe Hiroshi

    CIRCULAR RNAS: METHODS AND PROTOCOLS   1724 巻   頁: 181 - 192   2018年

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    出版者・発行元:Methods in Molecular Biology  

    DOI: 10.1007/978-1-4939-7562-4_15

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  23. Chemical ligation of oligonucleotides using an electrophilic phosphorothioester

    Maruyama Hideto, Oikawa Ryota, Hayakawa Mayu, Takamori Shono, Kimura Yasuaki, Abe Naoko, Tsuji Genichiro, Matsuda Akira, Shuto Satoshi, Ito Yoshihiro, Abe Hiroshi

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   45 巻 ( 12 ) 頁: 7042 - 7048   2017年7月

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    出版者・発行元:Nucleic Acids Research  

    DOI: 10.1093/nar/gkx459

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  24. 環状RNAを用いたローリングサークル型翻訳反応

    阿部 奈保子, 阿部 洋

    生物物理   57 巻 ( 1 ) 頁: 5 - 10   2017年

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    出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    <p>In an <i>E. coli</i> cell-free translation system, we found that a circular RNA containing an infinite open reading frame produced more translation product than its linear counterpart by two orders of magnitude, because a ribosome can work more effectively towards the elongation on circular RNA than it can on linear RNA. We then tested circular RNAs containing an infinite open reading frame could be translated in eukaryotic systems, in the absence of any particular element for internal ribosome entry, a poly-A tail, or a cap structure. We found that the circular RNAs also produced long peptides in eukaryotic translation systems, possibly owing to the rolling circle amplification mechanism.</p>

    DOI: 10.2142/biophys.57.005

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科研費 1

  1. 真核系における環状RNA翻訳反応の機構解析

    研究課題/研究課題番号:18K14357  2018年4月 - 2021年3月

    若手研究

    阿部 奈保子

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    真核生物のmRNAは5’末端にキャップ構造、3’末端側にアデニンが連続したポリA鎖という特殊な構造を持つ。キャップに結合する翻訳開始因子であるeIF4EにeIF4Gが結合し、ポリA鎖に結合するタンパク質であるPABPがeIF4Gと相互作用する。このmRNAの環状複合体形成は、mRNAの安定化やリボソームのリサイクル促進による翻訳反応効率化に寄与することが知られている。本研究ではこの環状構造形成を2次元的に模倣することでRNAの翻訳効率を上昇させられないかと考えた。2つのUTR間で塩基対を形成しうるmRNA, ds_Rlucを設計・合成し、2つのコントロール配列ss_Rluc, cap-polyA_Rlucととも真核生物無細胞翻訳系(ウサギ網状赤血球溶解液)にてこれらを翻訳し、ルシフェラーゼアッセイ法によりその効率を比較した。その結果、ss_Rlucに比較し、ds_Rlucからはおよそ3倍の翻訳産物が生じた。加えて、ds_Rlucは、5‘キャップ構造及びポリA鎖を持つcap-polyA_Rlucとほぼ同等の翻訳効率を示した。続いてds_Rluc,およびss_Rlucの翻訳液中での安定性を評価した結果、安定性は同程度であり両者に差はなかった。これらの実験結果から、UTR間で塩基対を形成することで環状構造を取りうるds_Rlucの遺伝子発現効率が上昇したこと、およびその効率上昇はRNAの安定性向上に起因しないことが分かった。期待したとおり、mRNAが環状構造を取ることによりリボソームのリサイクリングが促進された可能性が示唆された。本研究結果を学術雑誌 Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids, 1-9(2019) に発表した。
    環状RNA上の連続的翻訳反応に必要とされる配列要因の解明が、予期していたより困難であった。加えて、長鎖直鎖状RNA(1000ヌクレオチド程度)の酵素を用いた環状化反応を試みた際、条件の検討を行っても困難であった。
    長鎖RNA(1000ヌクレオチド程度)の効率的合成法、特にリガーゼを用いた連結方法の確立を試みる。これにより、近年多くの存在が明らかになってきた、内因性環状RNAの機能解明に貢献する。