細胞内における核酸高次構造の機能解析を指向した低分子蛍光プローブの創製研究

• 研究課題/領域番号: 09J07819
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 寺 正行 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: グアニン四重鎖 / G-quadruplex / ペプチド核酸 / ポリオキサゾール / テロメスタチン / テロメア / 蛍光プローブ / 転写制御

研究概要

グアニン残基の豊富な核酸塩基配列では、グアニン四重鎖構造(G-quadruplex:G4)と呼ばれる核酸高次構造がしばしば形成される。G4は、染色体末端に存在するテロメアや、種々の遺伝子プロモーター、mRNAに存在することが試験管レベルで知られている。G4はテロメア領域ではテロメア長の調節に関与し、遺伝子プロモーター領域やmRNAでは対応する遺伝子の転写、翻訳に関与することが示唆されている。しかし、G4が細胞内において形成されているかの直接的な証明、さらにはG4モチーフ(数多くの遺伝子プロモーターG4や、mRNA-G4はそれぞれ特有の構造モチーフを有する)を個々に選択的に安定化するリガンドの設計手法は開発されていなかった。
昨年度までに、G4に対する蛍光低分子リガンド(蛍光G4リガンド)の開発を行い、細胞中においてG4が形成される可能性を示した。今年度は、開発したG4リガンド、大環状ヘキサオキサゾール(60TD)の側鎖部位に対し、人工核酸の一種であるペプチド核酸(PNA)を導入した60TD-PNAキメラ化合物の合成を行った。当該化合物は、60TD部位がG4を安定化すると同時に、PNA部位がG4の近傍に存在する核酸塩基配列と相補的水素結合を形成することで、強力な結合能とG4モチーフ選択的な安定化能が期待できる。実際に、G4形成配列を有するmRNAの一つであるN-RAS mRNAを用いて60TD-PNAキメラ化合物の結合定数を算出したところ、10-80pmol/Lの結合定数を示すことがわかった。一方、PNA部位のミスマッチ配列を用いて60TD-PNAキメラ化合物を評価したところ、結合様式がN-RAS mRNAの場合と異なることがわかった。今後、60TD-PNAを結合するリンカー部位の種類や長さ、PNA部位の残基数を調節することで、G4モチーフ選択的なリガンドの創製が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] (S)-Stereoisomer of Telomestatin as a Potent G-Quadruplex Binder and Telomerase Inhibitor (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Doi, K.Shibata, M.Yoshida, M.Takagi, M.Tera, K.Nagasawa, K.Shin-ya, T.Takahashi
  • 雑誌名: Org.Biomol.Chem. 巻: Vol.9 ページ: 387-393
  • 査読あり
• [雑誌論文] グアニン四重鎖構造を安定化する大環状ポリオキサゾール化合物類の合成と機能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺正行、飯田圭介、新家一男、長澤和夫
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: Vol.69 ページ: 129-139
  • NAID: 10027916398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Synthesis of Telomestatin Derivatives Containing Methyl Oxazole and Their G-Quadruplex Stabilizing Activities (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Majima, M.Tera, K.Iida, Shin-ya K.Nagasawa
  • 雑誌名: Heterocycles 巻: Vol.82 ページ: 1345-1357
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Glucosylation Reaction on Anthocyanins Catalyzed by Acyl-Glucose-Dependent Glucosyltransferase in the Petals of Carnation and Delphinium (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsuba, N.Sasaki, M.Tera, M.Okamura, Y.Abe, E.Okamoto, H.Nakamura, H.Funabashi, M.Takatsu, M.Saito, H.Matsuoka, K.Nagasawa, Y.Ozeki
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: Vol.22 ページ: 3374-3389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Macrocyclic Heptaoxazole, A Potent G-Quadruplex Binder (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Tera, H.Ishizuka, K.Iida, M.Takagi, M.Suganuma, T.Doi, K.Shin-ya, K.Nagasawa
  • 雑誌名: ChemBioChem 10 ページ: 431-435
  • 査読あり
• [雑誌論文] G-Quadruplex Recognition by Macrocyclic Hexaoxazole (6OTD) Dimer : Greater Selectivity Than Monomer (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Iida, M.Tera, T.Hirokawa, K.Shin-ya, K.Nagasawa
  • 雑誌名: Chemical Communications ページ: 6481-6483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disabling c-Myc in Childhood Medulloblastoma and Atypical Teratoid Rhabdoid Tumors by the Potent G-Quadruplex Interactive Agent S2T1-6OTD (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Shalaby, A.O.von Bueren, M.-L.Hurlimann, G.Fiaschetti, D.Castelletti, T.Masayuki, K.Nagasawa, Al.Arcaro, I.Jelesarov, K.Shin-ya, M.Grotzer
  • 雑誌名: Molecular Cancer Therapy 9 ページ: 167-179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Macrocyclic hexaoxazole (6OTD) dimers, containing guanidine and amine functionalized side chains, and an evaluation of their telomeric G4 stabilizing properties
  • 著者名/発表者名: K.Iida, M.Tera, T.Hirokawa, K.Shin-ya, K.Nagasawa
  • 雑誌名: Journal of Nucleic Acid (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of G-quadruplexes by using a BODIPY-labeled Macrocyclic Heptaoxazole
  • 著者名/発表者名: M.Tera, K.Iida, K.Ikebukuro, H.Seimiya, K.Shin-ya, K.Nagasawa
  • 雑誌名: Organic Biomolecular Chemistry (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] Synthesis and evaluation of macrocyclic heptaoxazole compound as a fluorescent G-quadruplex binder (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Tera, K.Iida, H.Seimiya, K.Nagasawa
  • 学会等名: The 10th Japan-Korea Joint Symposium on Cancer and Ageing Research
  • 発表場所: Tokyo, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-15
• [学会発表] Visualization and Detection of G-quadruplexes by Using a BODIPY-Labeled Macrocyclic Heptaoxazole (7OTD) (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Tera, K.Iida, H.Seimiya, K.Shin-ya, K.Nagasawa
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies.
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA.
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] グアニン四重鎖構造を可視化する低分子化合物の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺正行、飯田圭介、池袋一典、清宮啓之、新家一男、長澤和夫
  • 学会等名: 第7回東京農工大学、電気通信大学合同シンポジウム
  • 発表場所: 電気通信大学B棟
  • 年月日: 2010-12-11
• [学会発表] テロメスタチン誘導体を用いたグアニン四重鎖構造の安定化と可視化に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺正行、飯田圭介、土井隆行、清宮啓之、新家一男、長澤和夫
  • 学会等名: 第52回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: グランシップ(静岡コンベンションアーツセンター)
  • 年月日: 2010-09-30
• [学会発表] グアニン四重鎖構造を安定化する大環状ヘプタオキサゾールの創製と可視化プローブへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺正行、飯田圭介、高城其樹、清宮啓之、新家一男、長澤和夫
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学、大阪府
• [学会発表] グアニン四重鎖を安定化する大環状ヘキサオキゾール二量体化合物の合成と活性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 飯田圭介、寺正行、広川貴次、新家一男、長澤和夫
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学、大阪府
• [学会発表] G-quadruplex構造を安定化する大環状ヘキサオキサゾール誘導体の合成と活性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯田圭介、寺正行、新家一男、高木基樹、長澤和夫
  • 学会等名: 第95回有機合成シンポジウム
  • 発表場所: 慶応大学薬学部、東京都
• [学会発表] グアニン四重鎖構造を可視化する低分子リガンドの創製と機能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺正行、飯田圭介、長澤和夫
  • 学会等名: 第13回日本がん分子標的治療学会学術集会
  • 発表場所: ホテルクレメント徳島、徳島県
• [学会発表] Synthesis of Potent G-Quadruplex Binders of Macrocyclic Heptaoxazole and Evaluation of Their Activity (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺正行、飯田圭介、新家一男、長澤和夫
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2009
  • 発表場所: 高山文化会館、岐阜県
• [学会発表] G-Quadruplex Recognition by Macrocyclic Hexaoxazole (6OTD) Dimer (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯田圭介、寺正行、新家一男、長澤和夫
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2009
  • 発表場所: 高山文化会館、岐阜県
• [学会発表] G-quadruplexを選択的に安定化する大環状ヘキサオキサゾールニ量体の合成と活性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯田圭介、寺正行、新家一男、広川貴次、長澤和夫
  • 学会等名: 第28回メディシナルケミストリ-シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学安田講演、東京都