グアニン四重鎖形成制御を介したフラボノイドの生理活性発現機序の解明

• Project/Area Number: 26750366
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: Suntory Foundation for Life Sciences
• Principal Investigator: 寺 正行 公益財団法人サントリー生命科学財団, その他部局等, 研究員 (10643512)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2015: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 核酸 / 天然物 / 蛍光プローブ / G-quadruplex / flavonoid / DNA / natural products / isoquinoline alkaloids

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、核酸の高次構造であるグアニン四重鎖による遺伝子の転写、調節制御の分子レベルでの機能解明を目的とし、第一にグアニン四重鎖構造に対するプローブを創製した。フラボノイドをはじめとするある種の植物二次代謝物はグアニン四重鎖に結合することが知られており、とくにイソキノリンアルカロイドの一種であるベルべリンはグアニン四重鎖構造との共結晶解析が報告されていた。ベルべリンはそれ自身のグアニン四重鎖に対する結合能は極めて弱いが、共結晶中での構造を模倣したベルべリン二量体化合物を設計、合成した結果、高アフィニティなプローブの合成に成功した。本化合物のグアニン四重鎖との相互作用について詳細に検討した結果、本プローブは標的に結合することで自身の構造を変化させ、その結果蛍光特性が大きく変化することを見出した。第二に、細胞内におけるグアニン四重鎖の機能を探るため、本構造の選択的な抽出（プルダウン）法を検討した。ベルべリンを化学的に修飾し、固相ビーズへ共有結合的に担持させたアフィニティビーズを作成した。これを用いてグアニン四重鎖のモデル配列を実際にプルダウン実験に付した結果、二重鎖など細胞内に大量に存在するDNA存在下においても、グアニン四重鎖構造を選択的に抽出することに成功した。以上の２つの実験結果を基に、今後本研究で創製したベルべリン二量体プローブを用いて、グアニン四重鎖構造の標的因子の同定をはじめとした機能解明へと展開する。

Research Products

• [Journal Article] Design and Synthesis of a Berberine Dimer: A Fluorescent Ligand with High Affinity towards G-Quadruplexes (2015)
  • Author(s): M. Tera, T. Hirokawa, S. Okabe, K. Sugahara, H. Seimiya, K. Shimamoto
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 21 Issue: 41 Pages: 14519-14528
  • DOI: 10.1002/chem.201501693
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mode-of-action and evolution of methylenedioxy bridge forming P450s in plant specialized metabolism (2014)
  • Author(s): Akio Noguchi, Manabu Horikawa, Jun Murata, Masayuki Tera, Yosuke Kawai, Masaji Ishiguro, Toshiaki Umezawa, Masaharu Mizutani, Eii
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 31 Issue: 5 Pages: 493-503
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.0828a
  • NAID: 130004721162
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Development of berberine dimer as a turn-on fluorescent G-quadruplex ligand. (2015)
  • Author(s): M. Tera, T. Hirokawa, K. Sugahara
  • Organizer: International Chemical Biology Symposium 2015
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2015-10-07
• [Presentation] Development of berberine dimer as a turn-on fluorescent G-quadruplex ligand. (2015)
  • Author(s): M. Tera, T. Hirokawa, K. Sugahara, H. Seimiya
  • Organizer: The 42nd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry.
  • Place of Presentation: 姫路
  • Year and Date: 2015-09-23
• [Presentation] 天然有機化合物を利用したグアニン四重鎖に対するプローブ開発. (2015)
  • Author(s): 寺 正行
  • Organizer: 上智大学2015年度 物質生命理工学科コロキウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-07-08
  • Invited
• [Presentation] セサミンのゴマ植物における標的因子の探索. (2015)
  • Author(s): 寺 正行
  • Organizer: 新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー～分子標的と活性制御～」地区ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2015-06-30
  • Invited
• [Presentation] Development of G-quadruplex ligands for quadruplex sequence screening. (2015)
  • Author(s): M. Tera
  • Organizer: Seminar in University of Zurich, Department of Chemistry.
  • Place of Presentation: Zurich, Switzerland
  • Year and Date: 2015-06-01
  • Invited
• [Presentation] Design and synthesis of a berberine dimer as a fluorescent ligand with high affinity toward G4s. (2015)
  • Author(s): M. Tera, T. Hirokawa, S. Okabe, K. Sugahara, H. Seimiya
  • Organizer: 5th Interanational Meeting on Quadruplex Nucleic Acids: G4thering in Bordeaux
  • Place of Presentation: Bordeaux, France
  • Year and Date: 2015-05-26
• [Presentation] ゴマ発芽時におけるセサミン結合タンパク質の同定とセサミン結合部位の解析 (2014)
  • Author(s): 寺正行、村田純、古川亜矢子、堀川学
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第9回年会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13