Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
本研究では、アミノ酸とDNAが持つ優れた特徴 (多様な高次構造、金属配位能、ルイス酸触媒機能など) に着目し、二つの生体分子を融合・精密制御することでシンバイオティックマテリアルライブラリーを構築し、免疫反応を制御するタンパク質を標的とするイムノモジュレーター(Immunomodulator) を開発する。核酸の高次構造内にアミノ酸を積み上げる技術はDNAナノテクノロジーと融合することにより生体内で細胞の運命を制御する新しいツールとしてナノ酵素を開発することなどが期待できる。
オリゴヌクレオチド治療剤は、活性物質を見つけるために複雑な探索過程が必要だった既存の創薬プロセスと比べ、遺伝子配列や機能を基盤として治療薬を設計することができる。そのため、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）やアプタマー（aptamer）、免疫活性制御物質（immunomodulating agent）など核酸オリゴマーに基づいた次世代分子標的薬の開発が活発に行われている。本研究では、アミノ酸と核酸を融合したバイオハイブリッド分子 (Amino acid-Nucleic acid Hybrids, 以下ANHsと表記) を設計・合成し、免疫反応を制御するタンパク質を標的とするイムノモジュレーター(Immunomodulator) を開発している。
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
本研究では、 アミノ酸を導入したRNA分子を設計し、免疫反応を制御する核酸分子としての評価する実験を行った。Regnase-1 は、ステムループ RNA や一本鎖 RNA を分解するエンドヌクレアーゼとして、炎症反応に関与する転写産物の制御に重要な役割を担うタンパク質である。Regnase-1をターゲットタンパク質として選定し、以下のように研究を行っている。１) アミノ酸-核酸ハイブリッド分子の設計と合成：Fmoc基で保護されたアミノ酸とD-スレオニノールの縮合反応を行い、アミノ酸としてリシンを導入したホスホロアミダイトを合成した。ホスホロアミダイト化した後、合成機に導入することで、オリゴヌクレオチドが自動プロセスにより合成できた。2) Regnase-1を標的とするアミノ酸－核酸ハイブリッド分子の開発：リジン残機は、Regnaseの活性部位に存在するアスパラギン酸との相互作用により炎症性mRNAの分解を阻害することが考えられる。今回は、先行研究で報告されているIL-6 RNA配列を選択し、それをリジン残基で修飾したリシン－核酸ハイブリッド分子を合成した。Regnase-1との結合性を評価するため、RNA切断基質を用いてRNA切断阻害能を調べた。その結果、リジン修飾RNAはRegnase-1と結合し、FAM-RNAのRNA切断を阻害することがわかった。しかし、ルシフェラーゼレポーターアッセイでは、明確な変化が得られなかったため、その原因を調べている。
最近、マイクロスケール熱泳動法 (Microscale Thermophoresis, MST) を行い、Regnase-1タンパク質とRNAの相互作用を調べたところ、先行研究で報告されたRNAアプタマー配列が、既知のRNA切断基質と競合的にRegnase-1と結合することがわかった。今後は、RNAアプタマー配列にヒスチジン残基を導入したヒスチジン－核酸ハイブリッド分子を合成し、Regnase-1への結合性を評価する。ヒスチジン残基はRegnase-1の活性部位 (PIN domain) のMg2+の配位との相互作用によりRNA切断反応を阻害することが考えられる。また、分子モデリング研究によりアミノ酸修飾RNAとRegnase-1の複合体の分子間相互作用を予測可能なモデルを構築する。
All 2023
All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results, Peer Reviewed: 6 results, Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Invited: 3 results)
Nanoscale
Volume: 15 Issue: 25 Pages: 10749-10754
10.1039/d3nr01625k
Journal of Biomedical Materials Research Part A
Volume: 111 Issue: 11 Pages: 1798-1807
10.1002/jbm.a.37592
BMC Genomics
Volume: 24 Issue: 1 Pages: 184-184
10.1186/s12864-023-09265-w
ACS Sensors
Volume: 8 Issue: 2 Pages: 923-932
10.1021/acssensors.2c02617
Sensors and Actuators B: Chemical
Volume: 380 Pages: 133404-133404
10.1016/j.snb.2023.133404
Chemistry - A European Journal
Volume: 29 Issue: 24
10.1002/chem.202203961
