遺伝子ネットワーク解明に向けた高機能性人工デコイ核酸の開発

• Project/Area Number: 13202033
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 今西 武 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (40028866)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土井 健史 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (00211409)
• Project Period (FY): 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000); Fiscal Year 2001: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000)
• Keywords: 核酸類縁体 / オリゴヌクレオチド / デコイ核酸 / BNA / 転写制御 / 遺伝子発見制御 / アポトーシス / 遺伝子ネットワーク

Research Abstract

デコイ核酸は、転写因子などDNA結合タンパク質の認識配列に見せかけ、本来結合すべきDNAとの結合を阻害する。これらデコイ核酸を活用することにより、特定の転写因子によって支配されていた複数の遺伝子発現を一挙に制御することが可能となり、遺伝子ネットワークの解明に向けた新たな突破口となることが期待できる。我々はこれまでに糖部立体配座を固定した新規なヌクレオシド類縁体(BNA)の開発を行ってきた。本研究では。これらヌクレオシド類縁体を高機能性素子として用いたデコイ核酸を各種合成し、それらの機能評価を行ない、以下のような成果を得た。
[1]BNAをNF-κBの認識配列中へ導入し、合計9種の人工デコイ核酸(BNA-decoy)を合成した。
[2]ゲルシフト法を用い人工デコイ核酸とNF-κBの相互作用について検討した結果、PMAもしくはTNF-αにより刺激したHeLa細胞の核抽出物中のNF-κBと数種のBNA-decoyが効果的に結合することを見い出した。
[3]HeLa細胞にレポータープラスミドと共にBNA-decoyを導入し、レポーター遺伝子の発現制御を試みたところ、PMAもしくはTNF-α刺激により上昇した転写活性をBNA-decoyにより抑制することに成功した。これら転写抑制活性と上記のゲルシフト法の結果の間には明らかな相関が見られた。
[4]NF-κBがアポトーシスからの回避に関わっていることから、アポトーシス誘導時のHeLa細胞におけるNF-κBの活性をBNA-decoyにより抑えたところ、PMAもしくはTNF-α刺激によるアポトーシスの誘導をこれら人工デコイ分子が顕著に促進するという非常に興味深い知見を得た。
S-オリゴにかわる人工核酸をデコイ分子として用い遺伝子発現制御を達成した例はこれまでほとんど知られておらず、今回の成果は世界的にも非常に意義深いものであると言える。

Research Products

• [Publications] Obika, S., Uneda, T., Sugimoto, T., Nanbu, D., Minami, T., Doi, T., Imanishi, T.: "2´-O,4´-C-Methylene Bridged Nucleic Acid (2´,4´-BNA): Synthesis and Triplex-forming Properties"Bioorg.Med.Chem.. 9・4. 1001-1011 (2001)
• [Publications] Obika, S., Hari, Y., Sekiguchi, M., Imanishi, T.: "A 2´,4´-Bridged Nucleic Acid Containing 2-Pyridone as a Nucleobase : Efficient Recognition of a C・G Interruption by Triplex Formation with a Pyrimidine Motif"Angew.Chem., Int.Ed.Engl.. 40・11. 2079-2081 (2001)
• [Publications] Obika, S., Hari, Y., Sekiguchi, M., Imanishi, T.: "Eine 2´,4´-verbruckte Nucleinsaure mit 2-Pyridon als Nucleobase : effiziente Erkennung einer C・G-Unterbrechung durch Triplexbildung mit einem Pyrimidinmotiv"Angew.Chem.. 113・11. 2149-2151 (2001)
• [Publications] Torigoe, H., Hari, Y., Sekiguchi, M., Obika, S., Imanishi, T.: "2´-O,4´-C-Methylene Bridged Nucleic Acid Modification Promotes Pyrimidine Motif Triplex DNA Formation at Physiological pH : Thermodynamic and Kinetic Studies"J.Biol.Chem.. 276・4. 2354-2360 (2001)
• [Publications] Obika, S., Onoda, M., Morita, K., Andoh, J., Koizumi, M., Imanishi, T.: "3´-Amino-2´,4´-BNA : Novel Bridged Nucleic Acids Having an N3´->P5´ Phosohoramidate Linkage"Chem.Commun.. 19. 1992-1993 (2001)
• [Publications] Nakamura, T., Hinagata, J., Tanaka, T., Imanishi, T., Wada, Y., Kodama, T., Doi, T.: "HSP90, HSP70, and GAPDH Directly Interact with the Cytoplasmic Domain of Macrophage Scavenger Receptors"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 290・2. 858-864 (2002)