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リピート配列を特異的に化学修飾するリピート結合分子の創成

研究課題

研究課題/領域番号 19H00924
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分37:生体分子化学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

中谷 和彦  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70237303)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2020年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2019年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
キーワードリピート病 / 結合分子 / 化学修飾 / 修復酵素 / DNA / リピート / 異常伸長 / シトシン / リピート配列 / 低分子 / リピート短縮 / デアミナーゼ / 短縮
研究開始時の研究の概要

本申請研究「リピート結合分子によるリピート短縮誘導活性化」は、トリヌクレオチドリピート病の原因となる「異常伸長した(CXG)nリピートの短縮誘導を加速する新規リピート結合分子」の開発を目的とする。具体的には、異常伸長リピートに特異的に結合し、リピート配列が形成するヘアピン内のシトシンをウラシルへ化学的に変換する反応を加速する分子の創成を目指す。リピート長の短縮を誘導するリピート結合分子は、リピート配列の遺伝的不安定性のメカニズムを探る分子ツールを提供すると同時に、リピート病の発症や進行を抑える治療法の端緒となることが期待される。

研究成果の概要

我々が開発したリピート短縮効果は、転写の際に形成されるスリップアウト構造を固定することで、DNA修復因子による認識に影響を及ぼし、結果としてリピート長が短くなると考えられた。このことに着想を得て、「異常伸長した(CXG)nリピートの短縮誘導を加速する新規リピート結合分子」の開発を目的とした。CGGリピート結合分子をモデルに求電子活性なエポキシ基をもつNCD-epoxyを合成したが、化学的に不安定であった。一方、シトシンデアミナーゼであるAPOBECファミリー蛋白質を用いることにより、リピート配列上のシトシンが基質となることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脆弱X症候群、ハンチントン病、筋強直性ジストロフィーなどのリピート病は、ヒトゲノム中のリピート配列の異常伸長や異常挿入を原因とする遺伝性の神経変性疾患であり、リピート伸長抑制による発症抑制等の根治療法や症状緩和等のQOL改善法が待ち望まれている。本研究はこれら不治の疾患に対する治療介入の手法として、リピート結合分子の効果を基礎化学的な側面から検討したものである。今回合成した分子には化学的な安定性と高い化学反応性という相反する性質が求められたため、望む化合物を得ることはできなかったが、より精緻な分子設計により克服することができれば、難治性疾患に悩む多くの方の一助となると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 5件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 13件)

  • [国際共同研究] Sick Kids Institute(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] A small molecule binding to TGGAA pentanucleotide repeats that cause spinocerebellar ataxia type 312023

    • 著者名/発表者名
      Shibata Tomonori、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 79 ページ: 129082-129082

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2022.129082

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possibilities and challenges of small molecule organic compounds for the treatment of repeat diseases2022

    • 著者名/発表者名
      NAKATANI Kazuhiko
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 98 号: 1 ページ: 30-48

    • DOI

      10.2183/pjab.98.003

    • NAID

      130008140767

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 年月日
      2022-01-11
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HT-SELEX-based identification of binding pre-miRNA hairpin-motif for small molecules2022

    • 著者名/発表者名
      Mukherjee Sanjukta、Murata Asako、Ishida Ryoga、Sugai Ayako、Dohno Chikara、Hamada Michiaki、Krishna Sudhir、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Molecular Therapy - Nucleic Acids

      巻: 27 ページ: 165-174

    • DOI

      10.1016/j.omtn.2021.11.021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mismatch binding ligand upregulated back-splicing reaction producing circular RNA in a cellular model2022

    • 著者名/発表者名
      Ni Lu、Yamada Takeshi、Murata Asako、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 22 ページ: 3629-3632

    • DOI

      10.1039/d1cc06936e

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CAG repeat-binding small molecule improves motor coordination impairment in a mouse model of Dentatorubral?pallidoluysian atrophy2022

    • 著者名/発表者名
      Hasuike Yuhei、Tanaka Hana、Gall-Duncan Terence、Mehkary Mustafa、Nakatani Kazuhiko、Pearson Christopher E.、Tsuji Shoji、Mochizuki Hideki、Nakamori Masayuki
    • 雑誌名

      Neurobiology of Disease

      巻: 163 ページ: 105604-105604

    • DOI

      10.1016/j.nbd.2021.105604

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Premature translation termination mediated non-ER stress induced ATF6 activation by a ligand-dependent ribosomal frameshifting circuit2022

    • 著者名/発表者名
      Hsu Hsiu-Ting、Murata Asako、Dohno Chikara、Nakatani Kazuhiko、Chang KungYao
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 50 号: 9 ページ: 5369-5383

    • DOI

      10.1093/nar/gkac257

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] NMR determination of the 2:1 binding complex of naphthyridine carbamate dimer (NCD) and CGG/CGG triad in double-stranded DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Takeshi、Furuita Kyoko、Sakurabayashi Shuhei、Nomura Makoto、Kojima Chojiro、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 50 号: 17 ページ: 9621-9631

    • DOI

      10.1093/nar/gkac740

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Method for Identifying Sequence Motifs in Pre-miRNAs for Small-Molecule Binding2022

    • 著者名/発表者名
      Takashima Yusuke、Murata Asako、Iida Kei、Sugai Ayako、Hagiwara Masatoshi、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 17 号: 10 ページ: 2817-2827

    • DOI

      10.1021/acschembio.2c00452

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inhibitory Effects of Mismatch Binding Molecules on the Repair Reaction of Uracil-Containing DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Ulhusna Anisa、Murata Asako、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 61 号: 22 ページ: 2522-2530

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.2c00344

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2-Amino-1,8-naphthyridine Dimer (ANP77), a High-Affinity Binder to the Internal Loops of C/CC and T/CC Sites in Double-Stranded DNA2021

    • 著者名/発表者名
      Das Bimolendu、Nagano Konami、Kawai Gota、Murata Asako、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 87 号: 1 ページ: 340-350

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c02383

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small Molecule-Induced Dimerization of Hairpin RNA Interfered with the Dicer Cleavage Reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Murata Asako、Mori Yuki、Di Yue、Sugai Ayako、Das Bimolendu、Takashima Yusuke、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 60 号: 4 ページ: 245-249

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.0c00920

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Speeding drug discovery targeting RNAs: An iterative “RNA selection-compounds screening cycle“ for exploring RNA-small molecule pairs2021

    • 著者名/発表者名
      Furuzono Tomoko、Murata Asako、Okuda Satoshi、Mizutani Kenji、Adachi Tsuyoshi、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 36 ページ: 116070-116070

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2021.116070

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small molecule-induced trinucleotide repeat contractions during <i>in vitro</i> DNA synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Dohno Chikara、Hagihara Masaki、Binti Mohd Zaifuddin Nursakinah、Nihei Mizuki、Saito Kaoru、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 26 ページ: 3235-3238

    • DOI

      10.1039/d1cc00349f

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rational design of a photoswitchable DNA glue enabling high regulatory function and supramolecular chirality transfer2021

    • 著者名/発表者名
      Simeth Nadja A.、Kobayashi Shotaro、Kobauri Piermichele、Crespi Stefano、Szymanski Wiktor、Nakatani Kazuhiko、Dohno Chikara、Feringa Ben L.
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 26 ページ: 9207-9220

    • DOI

      10.1039/d1sc02194j

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A small-molecule fluorescence probe ANP77 for sensing RNA internal loop of C, U and A/CC motifs and their binding molecules2021

    • 著者名/発表者名
      Das Bimolendu、Murata Asako、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 49 号: 15 ページ: 8462-8470

    • DOI

      10.1093/nar/gkab650

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cyclic mismatch binding ligands interact with disease-associated CGG trinucleotide repeats in RNA and suppress their translation2021

    • 著者名/発表者名
      Konieczny Patryk、Mukherjee Sanjukta、Stepniak-Konieczna Ewa、Taylor Katarzyna、Niewiadomska Daria、Piasecka Agnieszka、Walczak Agnieszka、Baud Anna、Dohno Chikara、Nakatani Kazuhiko、Sobczak Krzysztof
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 49 号: 16 ページ: 9479-9495

    • DOI

      10.1093/nar/gkab669

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Short Tandem Repeat Contractions during In Vitro DNA Synthesis by Repeat-binding Molecules2021

    • 著者名/発表者名
      Hagihara Masaki、Dohno Chikara、Saito Kaoru、Sugimoto Kazuhiro、Hishinuma Yuta、Sohma Yuri、Shibata Tomonori、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 11 ページ: 1848-1851

    • DOI

      10.1246/cl.210415

    • NAID

      130008113718

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FAN1 exo- not endo-nuclease pausing on disease-associated slipped-DNA repeats: A mechanism of repeat instability2021

    • 著者名/発表者名
      Deshmukh Amit Laxmikant、Caron Marie-Christine、Mohiuddin Mohiuddin、Lanni Stella、Panigrahi Gagan B.、Khan Mahreen、Engchuan Worrawat、Shum Natalie、Faruqui Aisha、Wang Peixiang、Yuen Ryan K.C.、Nakamori Masayuki、Nakatani Kazuhiko、Masson Jean-Yves、Pearson Christopher E.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 37 号: 10 ページ: 110078-110078

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.110078

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Small molecule targeting r(UGGAA)n disrupts RNA foci and alleviates disease phenotype in Drosophila model2021

    • 著者名/発表者名
      Shibata Tomonori、Nagano Konami、Ueyama Morio、Ninomiya Kensuke、Hirose Tetsuro、Nagai Yoshitaka、Ishikawa Kinya、Kawai Gota、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20487-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The dimeric form of 1, 3 - diaminoisoquinoline derivative rescued the mis - splicing of Atp2a1 and Clcn1 genes in myotonic dystrophy type 1 mouse model2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto, J. ; Nakamori, M. ; Okamoto, T. ; Murata, A. ; Dohno, C. ; Nakatani, K.
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 26 号: 63 ページ: 14305-14309

    • DOI

      10.1002/chem.202001572

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemical Probing of Thymine in the TGG/CGG Triad to Explore the Deamination of 5-Methylcytosine in the CGG Repeat2020

    • 著者名/発表者名
      Yagi Yuki、Yamada Takeshi、Nakatani Kazuhiko
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 59 号: 29 ページ: 2679-2683

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.0c00333

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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