核酸立体構造の選択的修飾による遺伝子調節技術の開発
Project/Area Number |
19K05743
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 37030:Chemical biology-related
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Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
Principal Investigator |
寺 正行 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10643512)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | (キーワード1) / グアニン四重鎖 / ケミカルバイオロジー / 核酸化学 / 有機合成 |
Outline of Research at the Start |
核酸立体構造のひとつグアニン四重鎖(G4)は、その配列モチーフが染色体末端のテロメア、遺伝子プロモーター、mRNAの非翻訳領域に存在し、細胞寿命、転写、翻訳に関わることが示唆されている。しかし、個々のG4を特異的に修飾する方法や選択的に結合するリガンドがなく、G4の生物学的な機能解明が進んでいない。本研究では標的G4を精密に認識し、光照射により可逆的に共有結合を生成する「G4光クロスリンク試薬」を創製する。立体構造が明らかなbcl-2プロモーターG4の選択的捕捉をベンチマークに設定しin silicoスクリーニングによる分子設計を指針として候補化合物の合成を行う。
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Outline of Annual Research Achievements |
グアニン豊富な核酸で形成されるグアニン四重鎖 (G-quadruplex: G4) は、ゲノムワイドに存在し、特にテロメア配列や遺伝子プロモーター領域などで多く発見されている)。生体内では、G4が「動的に形成される」ことで複製タイミングの調節や遺伝子の発現制御等、様々な生物機能に関与するが、過渡的に形成されることから、詳細な調節メカニズムは未解明である。G4は塩基配列に応じて多様な構造を形成しており、これらは「トポロジー」と呼ばれる三種の基本構造 (パラレル、ハイブリッド、アンチパラレル) に分類できる。近年、このトポロジーの違いがG4由来の生物機能に影響することが示唆されており、低分子化合物 (G4リガンド) 等でトポロジーを選択的に認識することが求められている。加えてG4リガンドを用いたG4との共有結合による修飾は、G4の動的平衡を不可逆的に固定化できるため、G4の安定化において有望な戦略である。過去20年に渡り、共有結合型G4リガンドが複数報告されているが、G4の各トポロジーを選択的に認識しG4と共有結合を形成するG4リガンドの報告は極めて少ない。G4は全てのG4に共通する構造である「G-quartet」と、G4の各トポロジーにより異なる構造の「Groove」とから成る。従って、G4リガンドがG4の各トポロジーを選択的に認識するためには、G-quartetとGrooveの二点を認識することが重要だと考えられる。これまでに、G-quartetとスタッキングによってG4を安定化するL2H2-6OTD (1) を報告している。そこで本年度は、二点認識を志向して、1の構造中にGrooveと相互作用することのできる、光架橋基を有するリンカーの導入により、特定のトポロジーのG4を選択的に認識し、かつG4と共有結合を形成することで当該構造を選択的に固定化する手法の開発を目的とした。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、非共有結合を介して標的グアニン四重鎖に結合して遺伝子変動を引き起こす化合物を合成し、さらに今年度は共有結合型の分子を合成することができた。さらに、結合位置の特定にも成功している。これらの状況から、概ね順調に進展していると判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
本年度に合成を確立した共有結合型グアニン四重鎖結合リガンドを用いて、新生RNAの同定や、トランスクリプトームを用いて、遺伝子レベルでの変動を解析する。
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Report
(4 results)
Research Products
(53 results)
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[Presentation] 4,25ジヒドロキシビタミンD3の合成及び生理活性評価2022
Author(s)
水本結花, 永田亜希子, 坂本良太, 岩城海帆, 飯島一翔, 安田佳織, 榊利之, 高橋康司, 福沢世傑, 小田木陽, 寺正行, ?澤和夫
Organizer
日本化学会 第102回春季年会
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[Presentation] 重水素標識化ビタミンD3代謝産物群の網羅的合成法の開発2022
Author(s)
飯島一翔, 永田亜希子, 坂本良太, 水本結花, 岩城海帆, 福沢世傑, 滝脇正貴, 菊谷善國, 小田木陽, 寺正行, 長澤和夫
Organizer
日本化学会第102春季年会
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