塩基配列特異的DNAアルキル化剤の開発

• Project/Area Number: 08J01569
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 蓑島 維文 Kyoto University, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2009: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2008: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 塩基配列特異的 / DNAアルキル化剤 / Py-Imポリアミド / 分子標的治療薬 / ピロール-イミダゾール / 抗がん / シトシンのメチル化

Research Abstract

合成小分子であるPy-ImポリアミドはDNAの塩基配列を読んで結合することができる。当研究室ではDNAの配列を認識した上に、強く反応できるようアルキル化剤と組み合わせた分子の合成と生化学評価を行ってきた。この種の化合物が特定の塩基配列に対し反応することによって特定の遺伝子の発現に影響を与えることができるかどうかは、新しい分子標的治療薬の開発観点からしても非常に興味深いと考えられる。我々は共同研究者らと共にヒストンH4遺伝子に注目し、この遺伝子をコードする配列に対し反応するDNAアルキル化剤の合成とその配列特異的な反応に由来する生理活性の評価を行った。このアルキル化剤が全体の遺伝子発現にどのような影響を示すか調べるためDNAマイクロアレイ法を用いて解析した。その結果、全遺伝子の変化の中でもヒストンH4関連の遺伝子発現においては比較的大幅な(2倍以上の)減少が見られた。配列特異的なDNAアルキル化によって、内在性の遺伝子発現においてもある程度の特異性が現れたことを示唆できると考えられる。また、配列特異的DNAアルキル化剤の多種類に及ぶ大量供給が難しいという課題の克服のため、急性リンパ腫などに対する抗がん剤としても使われるクロラムブシルを連結させたDNAアルキル化剤の検討を進めた。これまでクロラムブシルを配列認識部分と連結させた化合物の例は少なく、連結部位としてどこが最適かを調べるためにPy-Imポリアミドの各位置に連結させた化合物を合成した。反応性や反応する塩基の位置がPy-Imポリアミドとクロラムブシルの連結部位によって異なることが分かった。得られた知見を基に多様な配列を認識するアルキル化剤を、迅速、そして大量に供給できるようになった。

Research Products

• [Journal Article] Potent Activity against K562 Cells by Polyamide-seco-CBI Conjugates Targeting Histone H4 genes (2010)
  • Author(s): Minoshima, M., Chou, J.C., Lefebvre, S., Bando, T., Shinohara, K., Gottesfeld, J.M., Sugiyama, H.
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 18 Pages: 168-174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell Permeability of Py-Im Polyamide-Fluorescein Conjugates : Influence of Molecular Size and Py/Im Content (2010)
  • Author(s): Nishijima, S, Shinohara, K., Bando, T., Minoshima, M., Kashiwazaki, G., Sugiyama, H.
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 18 Pages: 978-983
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative Analysis of DNA Alkylation by Conjugates between Pyrrole-Imidazole Hairpin Polyamides and Chlorambucil or seco-CBI (2010)
  • Author(s): Minoshima, M., Bando, T., Shinohara, K., Kashiwazaki, G., Nishijima, S., Sugiyama, H.
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 18 Pages: 1236-1243
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Properties of PI Polyamide-SAHA Conjugate (2009)
  • Author(s): Ohtsuki, A., Kimura, M.T., Minoshima, M., Suzuki, T., Ikeda, M., Bando, T., Nagase, H., Shinohara, K., Sugiyama, H.
  • Journal Title: Tetrahedron Letters 10 Pages: 2613-2616
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cooperative Alkylation of Double-strand Human Telomere Repeat Sequences by PI Polyamides with 11-Base-pair Recognition Based on a Heterotrimeric Design (2009)
  • Author(s): 柏崎玄悟, 板東俊和, 篠原憲一, 蓑島維文, 西島茂樹, 杉山弘
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 17 Pages: 1393-1397
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrrole-imidazole hairpin polyamides with high affinity at 5'-CGCG-3' DNA sequence ; Influence of cytosine methylation on binding (2008)
  • Author(s): 蓑島維文, 板東俊和, 佐々木俊太, 藤本潤, 杉山弘
  • Journal Title: Nucleic Acids Research 36 Pages: 2889-2894
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection og triplet repeat sequences in the double-stranded DNA using Pyrene-functionalized Pyrrole-imidazole polyamides with rigid linkers (2008)
  • Author(s): 藤本潤, 板東俊和, 蓑島維文, 内田晋右, 岩崎真, 篠原憲一, 杉山弘
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 16 Pages: 5899-5907
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Perylene-conjugated pyrrole polyamide as a sequence-specific fluorescent probe (2008)
  • Author(s): 藤本潤, 板東俊和, 蓑島維文, 柏崎玄悟, 篠原憲一, 杉山弘
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemistry 16 Pages: 9741-9744
  • Peer Reviewed
• [Presentation] クロラムブシルを用いた塩基配列特異的DNAアルキル化剤の新規設計 (2010)
  • Author(s): Minoshima, M., Bando, T., Shinohara, K., Sugiyama, H.
  • Organizer: 第90回日本化学会年会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] Design and Evaluation of Sequence-Specific DNA Alkylating Agents (2009)
  • Author(s): Minoshima, M., Bando, T., Shinohara, K., Sugiyama, H.
  • Organizer: 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Place of Presentation: 高山市文化会館
  • Year and Date: 2009-09-30
• [Presentation] Design and Evaluation of Sequence-Specific DNA Alkylating Agents (2009)
  • Author(s): Minoshima, M., Bando, T., Shinohara, K., Sugiyama, H.
  • Organizer: 第4回ケミカルバイオロジー学会
  • Place of Presentation: 神戸市産業振興センター
  • Year and Date: 2009-05-18
• [Presentation] DNAの配列特異的アルキル化と生物化学的応用 (2009)
  • Author(s): 蓑島維文, 板東俊和, 篠原憲一, 杉山弘
  • Organizer: 第89回日本化学会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] Development of Sequence-Specific DNA Alkylating Agents (2008)
  • Author(s): 蓑島維文, 板東俊和, 杉山弘
  • Organizer: 10th KAIST-KYOTO Chemistry Symposium
  • Place of Presentation: 大田(韓国)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] Targeting Specific Gene by Alkylating Pyrrole-Imidazole Polyamides (2008)
  • Author(s): 蓑島維文, James Chou, Sophie Lefebvre, 板東俊和, 篠原憲一, Joel M. Gottesfeld, 杉山弘
  • Organizer: Joint Symposium of 18th International Roundtable on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids and 35th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-09-27
• [Presentation] 特定遺伝子を標的とした機能性ピロール-イミダゾールポリアミドの開発 (2008)
  • Author(s): 蓑島維文, 板東俊和, 篠原憲一, 杉山弘
  • Organizer: 第12回がん分子標的治療研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-06-27