2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design and synthesis of peptide nucleic acids toward overcoming sequence restrictions in strand invasion
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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)
森谷 俊介 帝京大学, 薬学部, 助教 (60717544)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペプチド核酸 / ストランドインベージョン / アンチジーン / 核酸医薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PNAはDNA結合能力が極めて高く「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が、標的にできる配列限られている。本研究では、G-C塩基対を多く含む配列へのストランドインベージョンを実現するために擬似相補的G-C塩基対の開発を当初の目的とした。
2020年度までの研究で、正電荷をもったGアナログであるpreQ1を塩基部位（Q塩基）とするPNAオリゴマーを合成し、DNAと非常に安定な二本鎖を形成することを報告している。2021年度はQ塩基と対をなす人工塩基として正電荷を持つシトシンアナログ（Z塩基）モノマーを合成し、これをPNAオリゴマーに組み込んだ。相補的配列のPNAやDNAとの結合を融解温度（Tm）測定により評価したところ、DNAとの結合が大幅に向上することがわかった。
一方、Q塩基をもつPNAオリゴマーのDNA結合が期待以上に良好だったので、当初の計画にはなかったが、このPNAオリゴマー単独によるストランドインベージョンの可能性も検討することにした。プリン塩基（AとG）のみからなるPNAオリゴマーはストランドインベージョンが可能である一方で、複合体の安定性が十分でなく電気泳動中に解離してしまう。この性質を利用してこの配列にD塩基とQ塩基を組み込んだPNAオリゴマーを合成し、Q塩基がストランドインベージョンを促進することを示すことに成功した。継続課題として、Q塩基が混合配列PNAオリゴマーのストランドインベージョンを促進できるかについても研究が進行中である。
Q-Z塩基対をもつPNA同士の二本鎖は挙動が複雑であった。擬似相補的G-C塩基対となり得るかは、まだ結論が出ていない。なお、Q塩基とZ塩基それぞれがPNAのDNA結合能力を高めることから、単一分子のPNAによるストランドインベージョンによる配列制限の克服に目処が立った
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