Design and synthesis of peptide nucleic acids toward overcoming sequence restrictions in strand invasion

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K06557
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
• Research Institution: Teikyo University
• Principal Investigator: SUGIYAMA TORU 帝京大学, 薬学部, 准教授 (40242036)
• 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)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 核酸医薬 / ペプチド核酸 / アンチジーン / 有機化学 / ストランドインベージョン

Outline of Final Research Achievements

We synthesized positively charged analogues of guanine and cytosine. PNA oligomers containing preQ1, a positively charged guanine analogue, exhibited improved affinity for their complementary DNA through electrostatic attraction, and their sequence selectivity was maintained. We also incorporated a cationic cytosine analogue into PNA oligomers. Again, marked improvement in DNA affinity was obtained. Although our original goal was to destabilize PNA-PNA duplexes by introducing modified bases, our newly synthesized two artificial bases rather stabilized PNA-DNA heteroduplexes and may allow direct strand invasion by single-stranded PNA.

Free Research Field

医歯薬学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

癌や遺伝病、ウイルス性疾患など多くの病気が遺伝子レベルで理解できるようになり、ゲノム情報を病気の治療に活かすための方法論が求められている。本研究は、ウイルスゲノムはもちろん巨大なヒトゲノム中の特定配列を狙い撃ちできるアンチジーン医薬開発を目指した基礎的研究である。DNAのもつ遺伝情報は二重らせん内部に隠されているためアクセスが難しいため研究が遅れているが、ペプチド核酸（PNA）はストランドインベージョンというユニークな結合様式でこの問題を解決できる可能性がある。本研究はPNAに人工塩基を導入することで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指している。