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グアニン四重鎖と結合する新規タンパク質の同定を目的としたリガンドの創製研究

研究課題

研究課題/領域番号 20J13814
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
審査区分 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
研究機関東京農工大学

研究代表者

佐々木 捷悟  東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任助教

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードグアニン四重鎖 / トポロジー / 大環状ヘキサオキサゾール / G4 / G4リガンド
研究開始時の研究の概要

グアニン豊富な核酸配列では、グアニン四重鎖 (G4) と呼ばれる特殊な高次構造が形成される。生体内でG4が形成されると、がん細胞のアポトーシス誘導等の様々な生命現象を引き起こす。またG4は、周辺環境に応じて多様な構造を形成するが、これらは三種類のトポロジーに大別される。本研究では、各トポロジーとG4に由来する生物機能との関連について知見を得ることを志向して、機能性官能基を導入した各トポロジー選択的に誘起する新規G4リガンドの創製および、G4のトポロジーを認識して結合する新規のG4結合タンパク質の同定を目的とする。

研究実績の概要

グアニン豊富な一本鎖領域において、グアニン四重鎖 (G4) と呼ばれる特殊な高次構造が形成される。G4は生体内において三種の基本トポロジーを形成可能であり、近年では各々の構造が対応するタンパク質と結合することで生命現象の制御を引き起こすことが推測されている。しかし、現在報告されているG4形成可能配列はゲノム上に70万カ所存在することが報告されているが、G4結合タンパク質は30種類程しか報告されていない。そのため、詳細なG4由来の生命現象を解析するためには、当該G4の各トポロジーに結合するタンパク質の同定が必要である。そこで申請者は、各トポロジーを選択的に誘起しタンパク質を回収可能な官能基を有するG4リガンドの創製を行い、そのリガンドを用いて各トポロジーを認識して結合する新規タンパク質の同定を目的とした。
2020年度において、カリウム存在下のテロメア配列を三種のトポロジーの一つであるアンチパラレル型選択的に誘起する鎖状型化合物の創製に成功した。これにより基盤となるG4リガンド類の創製が終了したため、2021年度においてリガンドの添加により安定化されたG4がG4結合タンパク質と相互作用するかを確認した。その結果、ゲル電気泳動により、G4-リガンド複合体に対してS1ヌクレアーゼが相互作用することを見出した。さらに、一般的にリガンド条件下のG4に対する結合タンパク質の酵素活性は低下することが知られているが、今回、リガンドの存在下においてS1ヌクレアーゼの酵素活性が促進されることを発見した。これらの成果は2021年に Chemical Communications に掲載された。
今後は、これまでに見出したG4リガンド類およびG4結合タンパク質のトポロジーに対する知見を基に、当初の計画に基づいた各トポロジーを認識して結合する新規タンパク質の同定を行う。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Stabilization of telomeric G-quadruplex by ligand binding increases susceptibility to S1 nuclease2021

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Ryo、Yasuda Mizuho、Sasaki Shogo、Ma Yue、Nagasawa Kazuo、Tera Masayuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 59 ページ: 7236-7239

    • DOI

      10.1039/d1cc03294a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective alkylation of parallel G-quadruplex structure2021

    • 著者名/発表者名
      Onizuka Kazumitsu、Ganbold Erchissaran、Ma Yue、Sasaki Shogo、Hazemi Madoka E.、Chen Yutong、Sato Norihiro、Ozawa Mamiko、Nagasawa Kazuo、Nagatsugi Fumi
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 19 号: 13 ページ: 2891-2894

    • DOI

      10.1039/d0ob02365e

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear consecutive hexaoxazoles as G4 ligands inducing chair-type anti-parallel topology of a telomeric G-quadruplex2020

    • 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

    • 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
  • [学会発表] Regulation of thrombin activity by a linear hexaoxazole G-quadruplex ligand controlling hrombin-binding aptamer topologies2021

    • 著者名/発表者名
      Shogo Sasaki, Yue Ma, Kazunori Ikebukuro, Masayuki Tera, Kazuo Nagasawa
    • 学会等名
      ISNAC2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鎖状型ポリオキサゾールリガンドの合成とテロメアグアニン四重鎖との相互作用解析2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木捷悟, 鮑 宏亮, 石塚 匠, 徐 岩, 寺 正行, 馬 悦, 長澤 和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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