2018 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリア病根治薬を目指した塩基配列選択的DNA結合能をもつ化合物の開発
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18J21755
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
日高 拓也 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | ピロールイミダゾールポリアミド / DNA複製阻害 / ミトコンドリアDNA / ミトコンドリア病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ミトコンドリア病治療薬としての応用を見据えた変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害を目指している。この目的を達成するため、我々が2017年に報告したミトコンドリアDNAに塩基配列選択的に結合可能な化合物mtPIPにDNA複製阻害能を有した化合物を導入することにより、変異配列の認識能とDNA複製阻害能を併せ持つ化合物の開発に取り組んでいる。mtPIPはその構成骨格にN-メチルイミダゾールとN-メチルピロールを有し認識する塩基配列をデザインできるが、標的塩基配列の違いによりDNAの副溝の形状が異なることやmtPIPの構造も変わることから、すべての標的配列に対して同じような選択性及び結合性が得られる訳ではない。そのためまず、正常/変異配列における1塩基変異認識能を最大化させるための構造最適化について重点的に取り組んだ。
報告されているSNPを標的としたmtPIPを複数合成し、その選択的結合能を各配列を模した二重鎖DNAの融解温度測定により評価した。この実験ではmtPIP標的配列の長さや標的配列内での変異塩基の場所により結合能が大きく変化することが確認された。その中で変異配列に高い結合をもつ一方、正常配列にはあまり結合しないmtPIPが同定され、そのmtPIPは高い変異配列選択的結合能を有することが示唆された。これにより1塩基変異を認識するために最適な標的配列の長さおよび変異塩基の位置について有益なデータが取れたため、今後はこれをもとにほかの変異配列を標的にした場合でも同様の選択的結合能が得られるか評価を進める予定である。今回同定されたmtPIPについては、既にDNA複製阻害剤を導入した化合物の合成を行い、in vitroでの配列選択的反応性の評価と培養細胞を用いた変異配列選択的複製阻害能の評価を開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2018年度の研究では変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害剤の開発に向け、化合物の構造検討を中心に行った。細胞内にある膨大な数の塩基対から１塩基変異を認識し、部位選択的に機能する化合物の開発において、正常/変異配列での1塩基変異認識できるmtPIPをin vitro系において同定したことは、本研究課題において重要な進展であると考えている。これまでの検討では単一の変異を標的としたmtPIPを設計・評価してきたが、これまでに得られたデータをベースに検討することで、他の変異を標的としたmtPIPの設計も容易になるため、今後の加速度的な研究の進展が期待される。既にDNA複製阻害剤を導入したmtPIPのin vitro系における塩基配列選択性の評価および細胞を用いた機能評価を開始している。
以上の内容を踏まえ、当該研究課題は順調に進行しているものと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述した通り、1塩基変異の認識能を有するmtPIPについては、既にDNA複製阻害剤を導入した化合物の合成を行い、in vitroでの配列選択的反応性の評価と培養細胞を用いた変異配列選択的複製阻害能の評価を開始している。これまでの評価から、複製阻害剤の反応性が重要であることが示唆されている。つまり、複製阻害剤が単体でも強い阻害能を示す場合、mtPIPの配列選択性を十分に生かすことができず、非特異的に機能してしまう。そのため今後は複製阻害剤の最適化に焦点を当てて研究を進めていく。この過程において、標的とする変異ミトコンドリアDNAを有する細胞をそれぞれの化合物で処理することで、変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害能をもつmtPIPの同定を目指す。
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