タンパク質の指向性進化は、自然進化を加速させる効果的なアプローチであり、機能が強化されたタンパク質を、実験室条件下での変異と選抜によって得られる。これまでに、エラープローンPCRの利用から始まり、連続的な変異、発現、スクリーニングプロセスを可能にするin vivo標的変異ツールが開発され、最近では、ファージ（ウイルス）を利用したPACE（Phage-Assisted Continuous Evolution）やVEGASV (viral evolution of genetically actuating sequences) といった手法が開発されている。しかし、これまでの手法のほとんどは、線状プラスミド全体またはウイルスゲノム全体を変異させるため、特定の遺伝子や領域を標的とした変異を実現できない。
特定領域への効率的な変異誘発には、デアミナーゼ融合T7 RNAポリメラーゼ（T7RNAP）に基づくシステムが開発され、あらゆるトランジション変異に適用可能な手法が確立された。しかし、この手法はこれまでのところ特定のモデル生物に限定されている。
清華大学の研究チームは今回、非モデル微生物であるHalomonas bluephagenesis* とE. coli の両方において有効な、in vivo超突然変異のための直交転写突然変異システムを開発し [論文Fig. 1参照]、1,500,000倍を超える突然変異率の向上を達成した。
[*] H. bluephagenesisは、中国の湖から単離された好塩菌であり、高塩分およびアルカリ性条件下で生育し、次世代産業バイオテクノロジーの基盤として期待されている。
デアミナーゼを3種類のファージRNAポリメラーゼ（MmP1、K1F、VP）と融合することにより、このシステムは標的遺伝子全体にC:GからT:A、およびA:TからG:Cへの突然変異を均一に導入する。このシステムはまた、高い特異性、最小限のオフターゲット効果、およびファージポリメラーゼ間の高い直交性を示す。
このシステムによって、突然変異誘発プロセスからわずか1日以内に、蛍光タンパク質、色素タンパク質、細胞骨格タンパク質、細胞分裂関連タンパク質、グローバルシグマ因子、およびLysEエクスポーターを迅速に進化させることができた。
全体として、直交転写変異システムは、これまで報告された中で最も短い期間でタンパク質の進化を加速するモジュール式の多用途プラットフォームである。
[出典] "An orthogonal transcription mutation system generating all transition mutations for accelerated protein evolution in vivo" Shao M [..] Chen GQ. Nat Commun. 2025-07-01. https://doi.org/10.1038/s41467-025-61354-4 [著者所属] Tsinghua U (中国), Tsinghua-Peking Center for Life Sciences, State Key Laboratory of Green Biomanufacturing
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