2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the artificial oligonucleotides for the RNA pinpoint modification and the application to RNA editing
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18H02558
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐々木 茂貴 九州大学, 薬学研究院, 教授 (10170672)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 核酸化学 / RNA / 化学修飾 / 翻訳 / ペプチド / 変異 / 編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、RNAとハイブリッド錯体を形成することによって官能基転移を誘起し、部位特異的および塩基特異的に化学修飾する化学反応性人工核酸の開発に成功した。本研究では,mRNAに部位特異的に官能基を導入し，翻訳における効果を検証し，最終的には化学的編集反応の開発を目指す。
2019年度は、前年度に引き続きmRNAの部位特異的な化学修飾の翻訳に与える効果を調べるため、短鎖ペプチドをコードする合成mRNAを用いて非細胞系翻訳システムによるペプチド合成を行った。この系では、合成されるペプチドに2種類の抗体認識配列を含んでおり、合成されるペプチドの単離が容易であり、質量分析による配列解析が容易である。本年度はコード領域のAC(C),G(C)GおよびG(C)Aの(C)で示したシチジンアミノ基をアルキル化修飾したmRNAの翻訳反応では，未修飾mRNAと同じペプチドの産生が確認され化学修飾の影響は見られなかった。さらに，終始コドンを２か所含むmRNAのうち，５‘側に近いUA(A)の(A)で示したアデノシンをアルキル化修飾したmRNAの翻訳では，このストップコドンで翻訳が停止した短いペプチドの産生が確認され，リードスルー活性が見られないことが分かった。2020年度は，アルキル化修飾体にさらに活性低分子を導入し，翻訳への効果を検討する。6－アミノプリン塩基の2位に触媒基を導入した人工核酸によるRNAリボース２‘位水酸基アシル化では，前年度までに触媒基として４－アミノピリジンとしてて，アシル化剤として無水酢酸を用いて選択的なアシル化を達成した。2019年度は無水酢酸に代わるアシル化剤を検討したが，有効なアシル化剤は決定できなかった。２０２０年度は引き続き，RNA結合部位を有するアシル化剤の開発を検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
人工核酸を用いた官能基転移反応により合成mRNAを部位選択的および塩基選択的に化学修飾する技術を確立した。さらに，還元反応による安定なアルキル化構造への変換反応も実現した。引き続く非細胞系翻訳システムによるペプチド合成で，合成されるペプチドを正確に分析する実験系も確立した。この構造は翻訳に影響を与えないことが明らかになったため，さらにクリック反応によって低分子を導入するための転移基の合成を行い，低分子の導入を検討した。短鎖RNAへのモデル実験では導入反応が確認できたものの，mRNAの修飾反応は確認することができなかった。リボース2'位水酸基のアセチル化反応では４－アミノピリジンを触媒基とした人工核酸の開発には成功したが，無水酢酸に代わるアセチル化剤を開発することはできていない。これらのことから２０１９年度は，予定よりも研究の進展がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
官能基転移反応で合成mRNAを部位特異的に化学修飾したあと、引き続きクリック反応で種々の分子を導入し、非細胞系翻訳システムによるペプチド合成に対するmRNA化学修飾の効果を検討する。この目的のためにクリック反応に適用可能な転移基の開発を継続する。さらに、導入する分子のアジド誘導体として低分子でリードスルー活性のある低分子をアジド化し，mRNAへの導入し翻訳への効果を調べる。RNAリボース２‘位水酸基アシル化の更なる効率化のために、新しいアシル化剤としてRNA結合性を有するアシル化剤の開発を検討する。
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