2023 Fiscal Year Annual Research Report
血液凝固機能を阻害する非天然型DNAアプタマー薬剤の構造とヌクレアーゼ耐性機構
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21K12123
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
渡辺 信一 電気通信大学, 国際教育センター, 特任教授 (60210902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀧 真清 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (70362952)
山越 智健 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 研究員 (30801245) [Withdrawn]
宮下 尚之 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (20452162)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNA aptamer / DNA Covalent Aptamer / TBDcA / Combinatorial Screening |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の目的はTBAをプロトタイプにして(a)構造と安定性、(b)ヌクレアーゼ耐性、(c)特異的結合能点を考察することである。(b)では瀧が初年度にTBAに標的と共有結合するwarheadを装着したTBDcAを実験的に作成し、各種核酸分解酵素耐性機構の検討から有意な結果を得た。翌年度には諸条件下で加水分解耐性試験等を行った結果、共有結合後の分解耐性を確認し、(c)も前進させた。宮下はTBDcAの理論計算の前段階としてペプチド・コバレント・アプタマー（PecA）の知見を得るため共有結合部の化学構造や長さなどの影響を考察した。(a)にはより高い視点からの考察が必要であることが分かってきた。特に非天然型核酸を含むDNAアプタマーの理論的構造決定は、天然型核酸TBAを鋳型とする方法では幾何学的制約が初期構造の設定やsynとantiの配置設定を阻む上、量産が高価で実験との比較が現実的には実効性に乏しい。実験との比較を可能とすることは一般的かつ挑戦的な課題であるという認識に至った。
また、thrombin以外の蛋白質に特異的に共有結合するアプタマーの合理的設計も並行して行っている。その際、共有結合箇所を増やすと、標的阻害効率が段階的に向上することも確認できている。こうした1次データおよび主題目であるTBDcAの耐性強化に関する総説論文をIJMS誌に発表した。この実験に呼応して、宮下は構造変化経路をなめらかに繋ぐmorphingプログラムを開発し、TBAのunfoldingからfoldingプロセスにアプローチした。また、核酸の形と配列の関係性について調べるにあたり、試験的にタンパク質の形からアミノ酸配列を予測する試みを行った。なお、瀧はTBDcAのCombinatorial Screening法の確立を試行しており、合理的設計で得たTBDcAに酷似した構造への濃縮を予備的に確認している。
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