2014 Fiscal Year Research-status Report
シトシン豊富な領域で形成されるアイモチーフ高次構造を安定化するリガンドの創製
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26560444
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
長澤 和夫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10247223)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | i-motif / DNA高次構造 / リガンド / シトシン / インシリコ / グアニン四重鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アイモチーフ（i-motif）は、シトシンが豊富に存在するDNA 配列で形成される特殊な高次構造である。これは、グアニンが豊富なDNA 配列で相補的に形成されるグアニン四重鎖（G4）構造と同様、転写やエピジェネティクスを含む様々な生命現象において中心的な役割を担うことが予測されている。しかしi-motif 構造を、安定化し制御する低分子化合物（i-motif リガンド）が存在しないため、その機能解明がすすんでいない。本研究では、i-motif の機能解明を指向し、i-motif を選択的に安定化するリガンドの創製を以下の２点から検討した。
（１）C-C 塩基対平面を標的とするアプローチ
i-motifに特徴的なπ電子を豊富に持つC-C 塩基対平面に対し、これとπスタッッキングを介して相互作用する平面性の高い低分子化合物の創製を検討した。その結果、これまでのG４リガンド開発での知見を基に合成した化合物の一つが、i-motifに対して選択的に安定化能を示すことがわかった。
（２）i-motif グルーブを標的とするアプローチ
i-motifに特徴的なグルーブを認識する低分子化合物について、in silicoドッキング実験をもとに、探索することとした。その結果、約７万化合物ライブラリーから、約２００化合物を候補化合物と取得することができた。また実際にその一部の化合物についてi-motifへの安定化を評価した結果、約50化合物をi-motifリガンド候補化合物として取得することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
C-C塩基対を標的とするi-motifリガンドの創製について、DNA高次構造の一つであるグアニン四重鎖に対するリガンド創製研究で既に我々が得ている知見をもとに、新規化合物を設計し、その設計指針に基づき系統的に化合物を合成した。その結果、これらの中から、２化合物が顕著なi-motifへの選択的安定化能を有することが明らかとなった（FRET）実験。
またグルーブを標的とするリガンドの探索について、インシリコでのドッキング実験を活用することで、リガンドリード骨格（化合物）の取得に成功した。
i-motifリガンドの探索を上述した２つの異なる方針で研究を進めているが、いずれの方針からも、リード骨格の取得に成功しており、当初の計画とおり研究は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
C-C塩基対を標的として得られたi-motifリガンドのリード化合物に関して、CDスペクトル測定、Foot printingアッセイ、NMR実験をそれぞれ行うことで、i-motifとの相互作用様式を明らかにする。得られた結果をもとに、より強力かつ選択的なi-motifリガンドへの創製を検討する。
グルーブを標的としたリガンド探索により取得されたリード骨格について、より詳細にi-motifの安定化能を検討する。具体的には、FRET測定による種々の配列間での選択的な安定化能を評価する。さらに良好な選択的安定化能を示した化合物類に対し、CDスペクトル測定、Foot printingアッセイを行い、i-motifとの相互作用様式を明らかにする。またこれらの過程で見いだされる選択的i-motifリガンドに対し、リード骨格をもとにした構造展開を行い、より選択的なリガンドの創製を検討する。
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| Causes of Carryover |
今年度獲得したi-motifリガンドに対して、当初NMR実験により結合様式の解析を行うための消耗品費用（DNA）を計上していたが、当該DNAが特殊で、納入時期が遅れた。
このため、当該費用を次年度に繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在、継続してDNAを注文中である。納入後、直ちに当初予定していたNMR実験を検討する。
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