テロメアRNA構造と反応性及びそれを活用したテロメアを標的とする新規癌治療の開発

• 研究課題/領域番号: 17H03091
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 徐 岩 宮崎大学, 医学部, 教授 (40506763)
• 研究分担者: 林 哲也 九州大学, 医学研究院, 教授 (10173014)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: RNA高次構造 / クリック反応 / 癌治療法 / 核酸 / テロメアRNA / 四重鎖構造 / 創薬

研究成果の概要

細胞内においてRNA二量体四重鎖構造を形成することを世界に先駆けて明らかにした。19F NMRを用いてヒトテロメアRNA構造の解明に成功した。タンパク質および小分子はテロメアRNA四重鎖と相互作用することを明らかにした。いままで存在しないと考えられていた逆平行型のRNA四重鎖構造を世界に先駆けて発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

NMRによるin vitro及び細胞内のハイブリッド四重鎖構造テロメアDNA分子構造の解明に成功した。クリック反応を使ってin vitroでの四重鎖構造の制御に成功した。開発した核酸誘導体を利用して細胞内Z-DNAなど高次構造の解析に成功した。ヒトテロメア四重鎖構造を標的する小分子を開発し、四重鎖構造の形成を利用した核酸アプタマーを合成し、目的タンパク質を特異的に認識することを明らかにした。ヒトDNA及びRNA高次構造を調べることは、それら高次構造の生物学的機能の理解と疾患治療薬の開発に役立つ。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of Z‐DNA Structure via the Synthesis of Oligonucleotide DNA Containing 8‐Trifluoromethyl‐2‐Deoxyguanosine (2021)
  • 著者名/発表者名: Bao Hong‐Liang、Xu Yan
  • 雑誌名: Current Protocols 巻: 1 号: 1
  • DOI: 10.1002/cpz1.28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Systematic Approach to DNA Aptamer Design Using Amino Acid?Nucleic Acid Hybrids (ANHs) Targeting Thrombin (2021)
  • 著者名/発表者名: Yum Ji Hye、Ishizuka Takumi、Fukumoto Koyuki、Hori Daisuke、Bao Hong-Liang、Xu Yan、Sugiyama Hiroshi、Park Soyoung
  • 雑誌名: ACS Biomaterials Science & Engineering 巻: 7 号: 4 ページ: 1338-1343
  • DOI: 10.1021/acsbiomaterials.1c00060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Structure and Catalytic Activity of a Complex between Heme and an All Parallel-Stranded Tetrameric G-Quadruplex Formed from DNA/RNA Chimera Sequence d(TTA)r(GGG)dT (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayasaka Kosuke、Shibata Tomokazu、Sugahara Aya、Momotake Atsuya、Matsui Toru、Neya Saburo、Ishizuka Takumi、Xu Yan、Yamamoto Yasuhiko
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 93 号: 5 ページ: 621-629
  • DOI: 10.1246/bcsj.20200013
  • NAID: 130007842975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Telomeric DNA-RNA-hybrid G-quadruplex exists in environmental conditions of HeLa cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Hong-Liang Bao and Yan Xu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 56 号: 48 ページ: 6547-6550
  • DOI: 10.1039/d0cc02053b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligonucleotides DNA containing 8-trifluoromethyl-2’-deoxyguanosine for observing Z-DNA structure. (2020)
  • 著者名/発表者名: Bao, H.-L., Masuzawa, T., Oyoshi, T., Xu, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 48 ページ: 7041-7051
  • DOI: 10.1093/nar/gkaa505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conformation of G-quadruplex Controlled by Click Reaction (2020)
  • 著者名/発表者名: Chao-Da Xiao, Zhi-Yong He, Chuan-Xin Guo, Xiang-Chun Shen and Yan Xu
  • 雑誌名: Molecules 巻: 25 号: 18 ページ: 4339-4339
  • DOI: 10.3390/molecules25184339
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Linear consecutive hexaoxazoles as G4 ligands inducing chair-type anti-parallel topology of a telomeric G-quadruplex (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Shogo、Ma Yue、Ishizuka Takumi、Bao Hong-Liang、Hirokawa Takatsugu、Xu Yan、Tera Masayuki、Nagasawa Kazuo
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 10 号: 71 ページ: 43319-43323
  • DOI: 10.1039/d0ra09413g
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improving Thermodynamic Stability and Anticoagulant Activity of a Thrombin Binding Aptamer by Incorporation of 8-trifluoromethyl-2′-deoxyguanosine (2020)
  • 著者名/発表者名: Bao Hong-Liang、Ishizuka Takumi、Yamashita Atsushi、Furukoji Eiji、Asada Yujiro、Xu Yan
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 巻: 64 号: 1 ページ: 711-718
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c01711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influenza Virus Z-RNAs Induce ZBP1-Mediated Necroptosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang, T., C. Yin, D., Boyd, F., Quarato, G., Shubina, M., Ragan, K. B., Ishizuka, T., Xu, Y., Balachandran, S. et al.
  • 雑誌名: Cell 巻: 180 号: 6 ページ: 1115-1129
  • DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stability and properties of Z-DNA containing artificial nucleobase 2′-O-methyl-8-methyl guanosine (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Balasubramaniyam, T. Ishizuka, Y. Xu*
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 27 号: 2 ページ: 364-369
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2018.12.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hybrid-type and two-tetrad antiparallel telosmere DNA G-quadruplex structures in living human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: H. L. Bao, H. S. Liu, Y. Xu*
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 47 号: 10 ページ: 4940-4947
  • DOI: 10.1093/nar/gkz276
• [雑誌論文] 19F NMR spectroscopy for the analysis of DNA G-quadruplex structures using 19F-labeled nucleobase (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Ishizuka, H. L. Bao, Y. Xu*
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2035 ページ: 407-433
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Nucleoside Derivative 5-Vinyluridine (VrU) for Imaging RNA in Cells and Animals (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu Hong-shan、Ishizuka Takumi、Kawaguchi Makiko、Nishii Ryuichi、Kataoka Hiroaki、Xu Yan
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 30 号: 11 ページ: 2958-2966
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.9b00643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent progress in human telomere RNA structure and function (2018)
  • 著者名/発表者名: Yan Xu
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 28 号: 15 ページ: 2577-2584
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2018.06.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 2′-O-Methyl-8-methylguanosine as a Z-Form RNA Stabilizer for Structural and Functional Study of Z-RNA (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Balasubramaniyam, T. Ishizuka, C. D. Xiao, H. L. Bao, Y. Xu*
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 10 ページ: 2572-2572
  • DOI: 10.3390/molecules23102572
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HnRNPA1 Specifically Recognizes the Base of Nucleotide at the Loop of RNA G-Quadruplex (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiao Liu and Yan Xu
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 1 ページ: 237-237
  • DOI: 10.3390/molecules23010237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Investigation of higher-order RNA G-quadruplex structures in vitro and in living cells by 19F NMR spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Hong-Liang Bao and Yan Xu
  • 雑誌名: Nature Protocols 巻: 13 号: 4 ページ: 652-665
  • DOI: 10.1038/nprot.2017.156
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Intramolecular Antiparallel G-quadruplex Formed by Human Telomere RNA (2018)
  • 著者名/発表者名: Chao-Da Xiao, Tomokazu Shibata, Yasuhiko Yamamoto, and Yan Xu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 32 ページ: 3944-3946
  • DOI: 10.1039/c8cc01427b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Topological RNA Architecture with an Eight-Stranded Helical Fragment Containing A-, G-, and U-Tetrads (2017)
  • 著者名/発表者名: C. D. Xiao, T. Ishizuka, X. Q. Zhu, Y. Li, H. Sugiyama, Y. Xu*
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 139 号: 7 ページ: 2565-2568
  • DOI: 10.1021/jacs.6b12274
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Simple and Sensitive 19F NMR Approach for Studying the Interaction of RNA G-Quadruplex with Ligand Molecule and Protein (2017)
  • 著者名/発表者名: H. L. Bao, T. Ishizuka, A. Iwanami, T. Oyoshi, Y. Xu*
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: － 号: 15 ページ: 4170-4175
  • DOI: 10.1002/slct.201700711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-Dependent Binding of hnRNPA1 to Telomere RNA (2017)
  • 著者名/発表者名: Liu Xiao、Ishizuka Takumi、Bao Hong-Liang、Wada Kei、Takeda Yuma、Iida Keisuke、Nagasawa Kazuo、Yang Danzhou、Xu Yan
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 22 ページ: 7533-7539
  • DOI: 10.1021/jacs.7b01599
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Antiparallel RNA G-quadruplex Formed by Human Telomere RNA Containing 8-Bromoguanosine (2017)
  • 著者名/発表者名: Chao-Da Xiao, Takumi Ishizuka & Yan Xu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 6695-6695
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07050-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Allosteric control of nanomechanical DNA origami pinching devices for enhanced target binding (2017)
  • 著者名/発表者名: Akinori Kuzuya, Yusuke Sakai, Takahiro Yamazaki, Yan Xu, Yusei Yamanaka, Yuichi Ohya and Makoto Komiyama
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 53 号: 59 ページ: 8276-8279
  • DOI: 10.1039/c7cc03991c
  • 査読あり
• [雑誌論文] A multi-functional guanine derivative for studying the DNA G-quadruplex structure (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ishizuka, Pei-Yan Zhao, Hong-Liang Bao and Yan Xu
  • 雑誌名: Analyst 巻: 142 号: 21 ページ: 4083-4088
  • DOI: 10.1039/c7an00941k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studying DNA G-Quadruplex Aptamer by 19F NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ishizuka, Atsushi Yamashita, Yujiro Asada, and Yan Xu
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 12 ページ: 8843-8848
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b01405
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Ce(IV)/EDTA錯体によるRNA四重鎖構造の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石塚匠, 徐岩
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] 8.A trifluoromethylation 2’-deoxy-guanosine derivative for G-quadruplex and Z-DNA structure study (2020)
  • 著者名/発表者名: BAO, Hongliang; ISHIZUKA, Takumi; XU, Yan
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] 8位修飾グアノシン誘導体によるin vivo RNAイメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 石塚匠, 徐岩
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会(2019)
• [学会発表] Improving stability and anticoagulant activity of thrombin binding aptamer by incorporation of 8-trifluoromethyl-2'-deoxyguanosine (2019)
  • 著者名/発表者名: Hongliang Bao, Takumi Ishizuka, Yan Xu
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会(2019)
• [学会発表] Increase the anticoagulant activity of thrombin binding aptamer（TBA）by incorporation of 8-trifluoromethyl-2'-deoxyguanosine (2019)
  • 著者名/発表者名: 鮑宏亮, 徐岩
  • 学会等名: 日本核酸医薬学会第5回年会
• [学会発表] In-cell 19F NMR: Telomere DNA G-quadruplex structures in living human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Hong-Liang Bao, Takumi Ishizuka, Yan Xu
  • 学会等名: CISNAC2019日本核酸化学会設立記念国際シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] A trifluoromethylation nucleoside derivative for Z-DNA structure study and nucleic acids therapeutics (2019)
  • 著者名/発表者名: Hong-Liang Bao, Takumi Ishizuka, Yan Xu
  • 学会等名: 第13回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 生体直交型反応による細胞及び生体内の蛍光イメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 石塚匠, 劉泓汕, 徐岩
  • 学会等名: 第13回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] Studying Telomeric DNA and RNA G-quadruplex Structures in vitro and in Living Human Cells by 19F NMR Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Bao H. L., Ishizuka T., Xu Y.
  • 学会等名: The 7th International Meeting on Quadruplex Nucleic Acids
  • 国際学会
• [学会発表] Fluorescence imaging in cell and in vivo by bioorthogonal reaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ishizuka, Hong-Shan Liu, Makiko Kawaguchi, Ryuichi Nishii, Hiroaki Kataoka, Yan Xu
  • 学会等名: 第46回国際核酸化学シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 蛍光分子イメージングにより実現する革新的がん可視化画像診断技術の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 徐岩, 石塚匠, 趙珮妍
  • 学会等名: 第27回日本癌病態治療研究会
• [学会発表] ケミカルツールを利用したヒトテロメアRNA 構造及び機能の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 徐岩, 石塚匠, 肖潮達, 劉暁, 鮑宏亮
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第13回年会
• [学会発表] 逆平行型ヒトテロメアRNA 四重鎖高次構造の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 徐岩, 石塚匠, 肖潮達, 劉暁, 鮑宏亮, 柴田友和, 山本泰彦
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] 8位修飾核酸グアノシン誘導体によるRNAイメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 石塚匠, 肖潮達, 趙珮妍, 西井龍一, 徐岩
  • 学会等名: 第12回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 8-position modified 2’-deoxyguanosine derivatives for studying non-B DNA structures (2018)
  • 著者名/発表者名: Hongliang Bao, Takumi Ishizuka, Yan Xu
  • 学会等名: 第45回国際核酸化学シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical probing of G-quadruplex structures by modified nuleosides (2018)
  • 著者名/発表者名: ISHIZUKA, Takumi; XU, Yan
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会(2018)
• [学会発表] Studying G-quadruplex structures by 19F NMR (2018)
  • 著者名/発表者名: BAO, Hongliang; ISHIZUKA, Takumi; XU, Yan
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会(2018)
• [学会発表] Investigation of the thermodynamic stability and structure of oligonucleotides containing 2’-O-methyl-8-methyl guanosine by CD and NMR (2018)
  • 著者名/発表者名: BALASUBRAMANIYAM, Thananjeyan; ISHIZUKA, Takumi; XU, Yan
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会(2018)
• [学会発表] RNA四重鎖構造を解析する化学プローブの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大立目真臣、石塚匠、徐岩
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会(2018)
• [学会発表] hnRNPA1のヒトテロメアRNAへの構造特異的な結合 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹田悠馬、劉暁、石塚匠、徐岩
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会(2018)
• [学会発表] ヒトテロメアRNAの構造及び生化学機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 徐岩、石塚匠、肖潮達、劉暁、鮑宏亮
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] RNA四重鎖構造を解析するケミカルプローブの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石塚匠、大立目真臣、徐岩
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] Chemical Probe for Studying Human Telomere RNA G-quadruplex (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ishizuka, Masaomi Otatsume, Yan Xu
  • 学会等名: The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Novel RNA Architecture Formed by Eight RNA Strands Containing Fourteen G- A- and U-tetrads (2017)
  • 著者名/発表者名: Chao-Da Xiao, Takumi Ishizuka, Yan Xu
  • 学会等名: The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] To investigate human telomere DNA G-quadruplexes structures by 19F NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Hongliang Bao, Takumi Ishizuka, Yan Xu
  • 学会等名: The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [備考] 宮崎大学医学部機能制御学講座生命分子科学分野研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.miyazaki-u.ac.jp/MMCCHEM/index.html
• [備考] 宮崎大学医学部機能制御学講座物質科学分野研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.miyazaki-u.ac.jp/MMCCHEM/index.html
• [備考] 宮崎大学医学部機能制御学講座物質科学分野ホームページ
  • URL: http://www.med.miyazaki-u.ac.jp/MMCCHEM/index.html
• [産業財産権] 細胞標識剤及び細胞標識キット (2019)
  • 発明者名: 徐岩、石塚匠、趙珮妍、肖潮達
  • 権利者名: 徐岩、石塚匠、趙珮妍、肖潮達
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国
• [産業財産権] グアノシン誘導体及びその製造法 (2019)
  • 発明者名: 徐岩、石塚匠、趙珮妍、肖潮達、西井龍一
  • 権利者名: 徐岩、石塚匠、趙珮妍、肖潮達、西井龍一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国
• [産業財産権] グアノシン誘導体及びその製造法 (2018)
  • 発明者名: 徐岩、石塚匠、趙珮妍、肖潮達
  • 権利者名: 徐岩、石塚匠、趙珮妍、肖潮達
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-093159
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 8位にフッ素原子含有官能基を有するグアノシン誘導体の製造法及びその応用 (2018)
  • 発明者名: 徐岩、石塚匠、鮑宏亮
  • 権利者名: 徐岩、石塚匠、鮑宏亮
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-172013
  • 出願年月日: 2018