3重鎖DNA安定化能を有するポリカチオングラフト共重合体の設計

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750967
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 丸山 厚 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40190566)
• Keywords: ポリカチオン / グラフト共重合体 / 3重鎖DNA / アンチジーン / 遺伝子治療 / コラーゲン / オリゴヌクレオチド / ポリリジン

Research Abstract

親水性の高分子鎖をポリカヂオン側鎖に導入したポリカチオングラフト共重合体を設計し、そのDNAとの相互作用を詳細に検討してきた。その過程で多糖であるデキストランをグラフト化したポリリジン(PLL-g-Dex)が、DNAと見掛け上可溶性の複合体を形成し、さらにグラフト率の高いグラフト共重合体は、DNA間の2重鎮あるいは3重鎖形成を阻害することなくその形成を安定化する機能を有することをpoly(dA)・poly(dT)2重鎮およびpoly(dA)・2poly(dT)3重鎮の融解曲線解析より明らかにした。3重鎮形成法は2重鎮DNAである遺伝子自体を標的としその機能を制御する手法としての展開がなされている。そこで、本研究ではラットI型コラーゲン遺伝子のプロモーター領域を標的配列とし、3重鎮形成性オリゴヌクレオチドを設計し、その3重鎖形成能をゲル電気泳動度シフトアッセイにより解析した。フーグスティーン型の水素結合を介して形成される3重鎮DNAは、酸性pHでは、極めて良好な3重鎮を形成するものの、生理pHではほとんど3重鎖形成は見られなかった。一方、同様な条件でグラフト共重合体を存在させることにより、生理pHでも3重鎮が形成されることがわかった。一方、3重鎖DNAのもう一つのモチーフである逆フーグスティーン型の水素結合を介した3重鎮形成は、細胞内濃度のカリウムイオンの存在により強く阻害される。しかし、グラフト共重合体を存在させることにより、カリウムイオンの阻害効果をほぼ完全に克服できることがわかった。グラフト共重合体のこのような3重鎖DNA安定化機能は、他の安定化剤に比べ極めて高く、3重鎮DNA形成を利用した遺伝子発現制御法を実現に近づける上で貴重な知見が得られた。

Research Products

• [Publications] H.Torigoe: "Poly(l-lysine)-graft-dextran copolymer promotes pyrimidine motif triplex DNA formation at physiological pH.Thermodynamic and kinetic studics." J.Biol.Chem.274. 6161-6167 (1999)
• [Publications] A.Ferdous: "Comb-type Copolymer : Stabilization of triplex DNA and possible application in antigene strategy" J.Pharm.Sci.87. 1400-1405 (1998)
• [Publications] A.Ferdous: "Poly(L-lysine)-graft-dextran copolymer : Amazing effect on triplex stabilization under physiological relevant conditions(in Vitro)" Nucleic Acids Rcs.26. 3949-3954 (1998)
• [Publications] S.Asayama: "Synthesis of novel polyampholyte comb-type copolymers consisting of poly(L-lysine)backbone and hyaluronic acid side chains for a DNA carrier" Bioconjugate Chem.9. 476-481 (1998)
• [Publications] A.Maruyama: "Characterization of Polyelectrolyte complex between DNA and polylysine-g-dexran copolymer" Bioconjugate Chem.9. 292-299 (1998)
• [Publications] S.Asayama: "Design of comb-type polyamine copolymers for a novel pH-sensitive DNA car-rier" Bioconjugate Chem.8. 833-838 (1997)
• [Publications] A.Maruyama: "Comb-type polycations effectively stabilize DNA triplex" Bioconjugate Chem.8. 3-6 (1997)
• [Publications] A.Maruyama: "Polycation Comb-type copolymer reduces counterion condensation effect to sta-bilize DNA duplex and triplex formation" Colloids and Surfaces B. (accepted).
• [Publications] A.Ferdous: "Relative effects of graft copolymer and polyamines on triplex stabilization under physiological conditions" Nucleosides & Nucleotides. (in press).
• [Publications] H.Torigoe: "Poly(L-lysiine)-graft-dextran copolymer remarkably promotes pyrimidine-motif triplex formation at neutral pH : Thermodynamic and kinetic studies" Nucleosides & Nucleotides. (in press).
• [Publications] A.Maruyama: "Comb-type copolymers for controlled DNA delivery" Nucleosides & Nucleotides. (in press).
• [Publications] 丸山 厚: "3重鎖核酸による遺伝子の新しい発現制御法" 遺伝子医学. 2. 204-209 (1998)
• [Publications] 丸山 厚: "DNA特異的機能材料" 化学と生物. 35. 81-83 (1997)
• [Publications] 丸山 厚: "医用高分子材料" 有機合成化学協会誌. 55. 427-435 (1997)