2018 Fiscal Year Research-status Report
アンチジーン法における配列制限の克服を目指したペプチド核酸の医薬分子設計
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18K06557
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
杉山 亨 帝京大学, 薬学部, 准教授 (40242036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
出水 庸介 国立医薬品食品衛生研究所, 有機化学部, 部長 (90389180)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペプチド核酸 / 人工核酸 / ゲノム / 有機化学 / 核酸医薬 / アンチジーン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペプチド核酸(PNA)は、DNAの糖-リン酸骨格がアミノエチルグリシンを単位とするペプチドに置き換えられた人工核酸で、二本鎖DNAに侵入して相補的な配列にワトソン・クリック型塩基対で結合する「ストランドインベージョン」というユニークな結合様式が可能である。しかし、現時点では標的配列が制限されているためその用途は限られている。擬似相補的A-T塩基対をもつ擬似相補的PNA（pcPNA）の開発によってdouble-duplex invasionが可能となり、配列制限は大幅に緩和されたが、G-C塩基対を多く含む二本鎖DNAへの結合は現在もなお困難である。
本研究では、擬似相補的G-C塩基対をもつpcPNAを新たに開発し、ストランドインベージョンにおける配列制限の克服を目的としている。これまで報告されている人工G-C塩基対では、塩基対間の水素結合の数を減らすことによって結合を弱めているので標的DNAとの結合まで弱くなってしまうため、実用的な擬似相補的G-C塩基対は今日に至るまで実現されていない。本研究の分子設計では、天然塩基と人工塩基との間の水素結合は３つに保持したうえで、両塩基に正電荷を帯びた置換基を導入することによって人工塩基間の塩基対形成を静電的反発によって抑制することにした。
2018年度は、グアニンアナログとしてアミノメチルデアザグアニン(preQ1)を適切に保護したかたちでもつPNAモノマー（Qモノマー）の合成を行った。合成経路はpreQ1をもつDNAの合成法を参考にし、これを改変した。保護基の選択やその導入条件の最適化に時間を費やしたが、2018年度中にQモノマーの合成を達成できた。本モノマーはFmoc法による固相合成において、良好な溶解性、反応生を示し、PNAオリゴマーの合成に適していることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究ではDNAとの結合安定性は維持しつつ、PNAどうしの結合のみを抑制することを目的に研究を進めている。2018年度は正電荷を帯びたグアニンアナログをもつPNAモノマー（Qモノマー）の合成法を確立できた。本モノマーの有機溶媒への溶解性は良好で、Fmoc法によるPNAオリゴマーへの組込みが可能であることも確認した。本研究の最初の目標には到達したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度はQモノマーを組込んだPNAオリゴマーを複数合成し、DNAとのヘテロ二本鎖の安定性を分光光度法によるTm測定によって評価する予定である。Q塩基は電荷をもっているので塩濃度がヘテロ二本鎖の安定性に及ぼす影響や配列選択性について詳細に検討する予定である。また、本年度からQ塩基と対をなす人工塩基として、正電荷を帯びたシトシンアナログの合成を開始する予定である。もし、合成の過程で問題が生じた場合にはシトシンアナログの分子設計について再検討する。
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| Causes of Carryover |
定期的に高価な市販のPNAモノマーを購入しているが、年度末の購入タイミングがずれて年度をまたぐことになったため、その分の予算を次年度に繰越した。
次年度はグアニンアナログに加えてシトシンアナログをもつPNAモノマーの合成も合わせて行なう予定である。また、PNAオリゴマーを複数合成する予定で、これには市販のPNAモノマーも購入して使用する。繰越分は当初の計画通り合成原料の購入に使用する予定である。
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