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2023 Fiscal Year Annual Research Report

ひずみとゆるみによる核酸-タンパク質複合体形成の精密制御

Research Project

Project/Area Number 20H02857
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

正木 慶昭  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (00578544)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsアンチセンス核酸 / 化学修飾核酸 / 核酸タンパク質相互作用 / オフターゲット効果
Outline of Annual Research Achievements

核酸分解酵素(RNaseH)依存型アンチセンス核酸(ASO)は、RNA を標的とする治療薬である。しかし、ミスマッチを含む二重鎖への作用であるオフターゲット効果をはじめとした安全性上の課題が汎用を妨げている。そこで核酸分解酵素と完全相補の二重鎖構造との相互作用を維持しつつ、非標準構造であるミスマッチを含む二重鎖との複合体形成を妨げることで、標的外mRNAとの二重鎖形成に伴うオフターゲット効果の抑制を目指し研究を進めた。複合体形成の制御に向けて着目したのが、非標準糖部構造への固定化によるひずみと、メチレンを系統的にリン酸骨格に導入するゆるみである。RNaseHの触媒部位とDNAおよびRNAの複合体のX線結晶構造を初期構造として、分子動力学計算により各種構造パラメータを評価したところ、複合体形成に伴って特徴的な糖部構造変化が引き起こされることが示唆された。その構造に固定化するべく、ビシクロ[3.2.0]ヘプタン骨格、ビシクロ[3.3.0]オクタン骨格および置換基を導入した誘導体の合成を行い、RNase Hによる切断産物から各種複合体形成効率を評価した。その結果、擬回転位相角として90°に固定することは、複合体形成制御に有効であることがわかった。その一方で、置換基を導入すると切断そのものが大幅に抑制されたことから、複合体形成における空間的なスペースはかなり限定的であることが示唆された。そこで固定化ではなく構造にゆるみを導入することで、複合体形成における重要な相互作用の解明とともに、複合体形成制御への応用を試みた。系統的にリン酸基前後へメチレンを挿入し評価したところ、複合体形成における糖部認識が最も重要な相互作用であることがわかった。これらの方法論を用いることで、ミスマッチ二重鎖への作用であるオフターゲット効果を回避し、安全性の高い核酸医薬品の開発への活用が期待される。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Synthesis and Conformational Analyses of Cyclonucleoside Having 13-Membered Ring Bridging Nucleobase and 5′-Position via a Linker Containing Sulfonamide2023

    • Author(s)
      Kanagawa Takayuki、Tachibana Shigetoshi、Masaki Yoshiaki、Seio Kohji
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 25 Pages: 7868~7872

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.3c03094

  • [Journal Article] Alteration of target cleavage patterns and off-target reduction of antisense oligonucleotides incorporating 2-N-carbamoyl- or (2-pyridyl)guanine2023

    • Author(s)
      Kanagawa Takayuki、Koyoma Aya、Masaki Yoshiaki、Seio Kohji
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 21 Pages: 5214~5224

    • DOI

      10.1039/d3ob00574g

  • [Presentation] Estimation of synthetic errors toward long DNA chemical synthesis2024

    • Author(s)
      Masaki, Y.; Onishi, Y.; Seio, K.
    • Organizer
      Supra FIBER International Summit for Nucleic Acids (S-FISNA)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extended phosphate backbone of ASO reveals importance of deoxyribose recognition by RNase H2024

    • Author(s)
      Tabira, A.; Httori, S.; Seio, K.; Masaki, Y.
    • Organizer
      Supra FIBER International Summit for Nucleic Acids (S-FISNA)
  • [Presentation] 5´位を増炭したスルホンアミド骨格を有するチミジンダイマーの合成と物性評価2024

    • Author(s)
      立花茂載, 大西里絵, 正木慶昭, 清尾康志
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 置換基を導入した2´-O, 3´-C架橋アラビノフラノシルチミンを含むオリゴヌクレオチドの合成と性質2024

    • Author(s)
      田平彩乃, 若月駿介, 清尾康志, 正木慶昭
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 2´水酸基にスルホンアミド修飾またはスルホネート修飾を有する5-メチルウリジン誘導体の合成および二重鎖形成能の評価2024

    • Author(s)
      瀧川駿太朗,友利貴人,植草宏哉,正木慶昭,清尾康志
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 細胞選択的送達を目指した糖リガンド修飾アンチセンス核酸の合成と性質2024

    • Author(s)
      島村大輝, 有江嶺美, 金山朱里, 宮内彩, 清尾康志, 正木慶昭
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 光架橋ビオチンリンカーを有するグアノシンテトラリン酸類似体の合成2024

    • Author(s)
      鈴木雄大, 須田雪音, 井分彩乃, 正木慶昭, 清尾 康志
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 7位にピリジル基を導入した7-デアザデオキシグアノシンを含むオリゴヌクレオチドの合成と性質2024

    • Author(s)
      宮地健人, 羽生愛深, 清尾康志, 正木慶昭
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] メチレン基のリン酸バックボーンへの挿入がRNase Hによるミスマッチを含む二重差切断に与える影響2023

    • Author(s)
      田平彩乃, 服部詩萌里, 清尾康志, 正木慶昭
    • Organizer
      日本核酸医薬学会 第8回年会
  • [Presentation] スルホンアミド型バックボーンを導入したギャップマーの合成およびアンチセンス核酸としての性質2023

    • Author(s)
      清尾康志, 大西里絵, 立花茂載, 正木慶昭
    • Organizer
      日本核酸医薬学会 第8回年会

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Published: 2024-12-25  

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