General approach for analysis and control of the specific PPI using functionally-modified DNA/RNA aptamers

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02769
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Ihara Toshihiro 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (40253489)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 勝田 陽介 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (50632460) ; 北村 裕介 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (80433019)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: RNAアプタマー / タンパク質間相互作用 / PPI / GFP / 進化分子工学

Outline of Final Research Achievements

The importance of studying protein-protein interactions (PPIs) is widely recognized, and the development of general methods to address this extremely diverse and complex research subject is desired. In this study, we propose a method for the reversible regulation of target PPIs by obtaining nucleic acid aptamers that bind to target proteins and compete with related PPIs. We monitored the effect of the acquired nucleic acid aptamer on the reconstitution of split GFP, which was selected as a model protein.
The Ki of the acquired aptamers were on the order of μM. These aptamers expressed in cells strongly inhibited the reconstitution of split GFP coexpressed in the same cells. This inhibitory ability could be reversibly neutralized by introducing the complementary strand of the aptamer.

Free Research Field

核酸化学、生命分析化学、ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトの場合、約3万のタンパク質が存在し、その複合体は65万以上と言われているが、その主役である多くのタンパク質は未だその機能が解明されていない。疾病の原因となるタンパク質間相互作用（PPI）が特定できれば、そのPPIを調整することがその治療に繋がるため特定のPPIを阻害するタイプの分子を取得することが殆どの製薬の目標となっている。核酸アプタマーはいわゆる中分子のサイズであり、小分子にはできない浅く広いPPI面に結合することが可能である。本研究では試験管中だけでなく細胞中においてもアプタマーで標的PPIを阻害できたこと、さらに、アプタマーの相補鎖により阻害を中和できることを示すことができた。