Design of near-infrared and turn-on indicators for RNA-targeted drug screening

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H02099
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 雄介 東北大学, 理学研究科, 准教授 (90583039)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 蛍光性インジケーター / RNA標的創薬 / スクリーニング / シアニン色素

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はRNAを標的とした創薬候補分子探索（スクリーニング）に資する新規な蛍光性インジケーターを開発することにある。RNA標的創薬スクリーニングにおいて、標的RNAに対する優れた結合能と結合に伴う蛍光応答を示すインジケーターに基づくFluorescence indicator displacement (FID)法は検出感度、コストにおいて優秀性があるとともに、ハイスループットなアッセイが可能である利点がある一方で、既存のインジケーターでは蛍光特性に大きな課題があるのが現状である。本研究では、これら既存インジケーターの課題を克服した、近赤外領域で明瞭なoff-on型応答を示す蛍光インジケーターの設計指針を確立し、その基礎と有用性を実証することを試みる。
本年度は昨年度得られた結果を踏まえて、ヒト免疫不全ウイルスHIVのTAR RNAに結合するTatペプチドを基盤として、Thiazole orange (TO)を導入する位置やペプチド連結に用いるリンカー長を変化させた一連のプローブの基礎性能を評価した。その結果、これらがTAR RNA結合能および蛍光応答能に極めて大きな影響を及ぼすことが分かり、優れたインジケーター開発におけるプローブ設計指針を得ることが出来た。最適化したプローブを用いて、TAR RNAに対するFID法を構築し、評価したところ、既存のFRETプローブや汎用されている小分子プローブとは異なり、TAR RNA結合に競合しうる候補分子を選択的に検出しうる可能性が示唆された。また、近赤外領域でforced intercalationによるlight-up応答能を示す色素としてbenzo[c,d]indoleが有用であることを見出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

一連のプローブを用いた体系的な機能評価から優れたプローブ機能発現に重要な分子設計指針を得られた点は、様々なRNA構造に対するインジケーター開発における重要な知見である。

Strategy for Future Research Activity

これまでに得られた結果を踏まえて、Tat ペプチドをベースとしたインジケーターの更なる機能評価ならびにFID法への応用を進めるとともに、本手法の適用性を拡大すべく、Box B RNAを標的とした新たなペプチド性インジケーターの開発を進める。