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RNA標的創薬リード化合物創製を指向した新規大規模解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K26769
補助金の研究課題番号 23H02076 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分37010:生体関連化学
研究機関東北大学

研究代表者

永次 史  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90208025)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2025年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2024年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2023年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードRNA標的創薬 / miRNA / RNA高次構造 / FIDアッセイ / RNA機能制御
研究開始時の研究の概要

近年、蛋白に翻訳されない、いわゆるnon coding RNA (ncRNA)が遺伝子発現の制御に非常に重要な働きをもつことがわかってきている。ncRNAには個々の機能を担う様々な高次構造が存在し、これらを標的とするRNA標的創薬は注目を集めている。RNA高次構造に結合する低分子は創薬リードとなる可能性を持つが、RNA高次構造の多様性のため、強い結合性と高い選択性を持つ優れたRNA結合性小分子の報告例は限られている。本研究ではRNA標的創薬リード化合物創製を目指したRNA高次構造選択的な結合分子の大規模スクリーニング法を開発し、高い選択性と結合性を持つRNA結合分子の創製を目ざす。

研究実績の概要

蛋白質をコードしない非コードRNA(ncRNA)の発見以来、生命機能を制御する機能性分子として、RNAの重要性が再認識されており、RNAは非常に魅力的な創薬標的として注目を集めている。本研究では高次構造RNA選択的な結合分子の新規大規模スクリーニング法を構築し、RNA機能制御に適用可能な分子の創製を目指している。その方法論として、大規模結合情報システムを利用したRNA結合分子のハイスループット探索システムの構築について検討している。具体的にはまず、FIDアッセイに用いる蛍光指示薬ライブラリ構築を行う。RNA結合性蛍光指示薬を用いてRNA結合分子を検索するFID法は、ハイスループット検索として有用であるが、RNAに結合し蛍光強度が変化する蛍光指示薬の報告例は限られている。そこで、バーコードマイクロアレイ法によりRNA結合大規模情報を取得したRNA結合ユニットを既存の蛍光指示薬と複合化した分子を合成し、RNA結合情報を取得、蛍光指示薬ライブラリを構築する。本年度、まずRNA結合ユニットとして、水素結合型のG-クランプ、蛍光指示薬として、RNAに結合することで、蛍光が増大するチアゾールオレンジ系誘導体を導入した分子を合成し、そのRNA結合大規模情報を取得した。その結果、本分子は、G-クランプ誘導体で取得したRNA結合大規模情報とよい相関を示すことがわかった。さらに、本分子を用いて得られたRNA結合情報から、疾患関連pre-miRNAを選択し、FIDアッセイにより市販の1280個の化合物ライブラリからヒット化合物を検索した。その結果、G-クランプーチアゾールオレンジ複合体でのみ得られる3つのヒット化合物が得られた。本化合物はRNA結合分子としては従来報告がない化合物であり、本手法がRNA結合分子探索法として有効であることを示す結果である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本申請研究では高次構造RNA選択的な結合分子の新規大規模スクリーニング法を構築し、RNA機能制御に適用可能な分子の創製を目指している。本年度、その方法論として、FIDアッセイに用いる蛍光指示薬として、RNA結合ユニットとしてG-クランプ誘導体とチアゾールオレンジ系誘導体を複合化した分子を合成した。さらに本分子のRNA結合大規模情報を取得し、その情報に基づき、本部因子が結合する疾患関連pre-miRNAを用いて、FIDアッセイによりライブラリからヒット化合物を得ることに成功した。この結果は、申請書で記載した昨年度の目標である、新規大規模スクリーニング法の構築の達成を示しており、計画は順調に進行している。

今後の研究の推進方策

既に、本申請研究で提案している、高次構造RNA選択的な結合分子の新規大規模スクリーニング法の妥当性を示すことができた。そこで、今年度は下記の2点について検討を行う。
1)まず、RNA結合ユニットとして、静電相互作用型のアミノグリコシド及びマイナーグルーブ型のフラミジンをチアゾールオレンジ系誘導体と複合化した分子を合成し、そのRNA結合大規模情報を取得する。さらにこれらの分子を用いて、FIDアッセイによりライブラリからヒット化合物を検索する。今年度は市販のライブラリに加え、ライブラリとして、東北大学所有の6400種類の化合物を含むライブラリおよび共同研究者(xFOREST社)が所有する4000種類の化合物を含むライブラリを使用する。
2)1)で得られたRNA結合分子の中で、従来、RNA結合分子として知られていない分子を選択し、構造展開を行い新たなRNA結合分子創製を目指す。さらに合成したRNA結合分子を用いて、その結合特性を調査し、RNA結合分子としての情報を獲得する。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 12件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of 6-Alkynylated Purine-Containing DNA via On-Column Sonogashira Coupling and Investigation of Their Base-Pairing Properties2023

    • 著者名/発表者名
      Okamura Hidenori、Trinh Giang Hoang、Dong Zhuoxin、Fan Wenjue、Nagatsugi Fumi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 28 号: 4 ページ: 1766-1766

    • DOI

      10.3390/molecules28041766

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] <i>o</i>-Nitrobenzyl Oxime Ethers Enable Photoinduced Cyclization Reaction to Provide Phenanthridines under Aqueous Conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Okamura Hidenori、Iida Momoka、Kaneyama Yui、Nagatsugi Fumi
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 25 号: 3 ページ: 466-470

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.2c04015

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Direction-Controllable Pseudorotaxane and Catenane Using Chemically Cyclized Oligodeoxynucleotides and Their Noncovalent RNA Labeling2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Kazuki、Yajima Sayaka、Yamano Yuuhei、Nagatsugi Fumi、Onizuka Kazumitsu
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: - ページ: 696-706

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.3c00031

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water‐Dispersible Carbon Nano‐Test Tubes as a Container for Concentrated DNA Molecules2023

    • 著者名/発表者名
      Hoshikawa Yasuto、Kanno Yasuyuki、Tawata Hanako、Sagae Takuya、Ishii Takafumi、Imoto Shuhei、Hagihara Shinya、Wada Takehiko、Nagatsugi Fumi、Aziz Alex、Nishihara Hirotomo、Kyotani Takashi、Itoh Tetsuji
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 29 号: 53 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/chem.202301422

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of the reactive molecules to RNA higher ordered structure2024

    • 著者名/発表者名
      Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      FISNA pre-Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞機能制御を実現する人工分子創製を夢見て2024

    • 著者名/発表者名
      永次 史, 鬼塚 和光
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNA標的創薬を指向した新規RNA結合分子探索システムの開発2024

    • 著者名/発表者名
      長澤 瞭佑、鬼塚 和光、岩田 遼平、小松 馨、宮下 映見、壇辻 さやか、村瀬 裕貴、小澤 眞美子、齊藤 博英、永次 史
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Vinyl-quinazolione derivatives-based RNA alkylation and the single-nucleotide resolution analysis by next generation sequencing2024

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen, Kazumitsu Onizuka, Kaoru Richard Komatsu, Emi Miyashita, Kaho Maeta, Hirohide Saito, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of pull-down unit position for large-scale analysis of RNA alkylation2024

    • 著者名/発表者名
      Ping-Yun Lan, Kazumitsu Onizuka, Yutong Chen, Emi Miyashita, Kaoru R. Komatsu, Hirohide Saito, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of the Chemical Reactions for Regulation of Biological Function2023

    • 著者名/発表者名
      Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      6th Asian Chemical Biology Conference (ACBC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 効率的な生体機能制御を目指した新規選択的化学反応の開発2023

    • 著者名/発表者名
      永次 史
    • 学会等名
      遺伝子・デリバリー研究会第22回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Creation of base flipping-out structures on DNA and RNA using carbazole-modified thymidine analogs2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumitsu Onizuka,Sayaka Yajima,Yuuhei Yamano,Madoka Sasaki,Ahmed Mostafa Abdelhady,Kei Ishida,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interstrand-crosslinking using 2’-deoxythioguanosine-containing oligonucleotides2023

    • 著者名/発表者名
      Jamila Osman,Kazumitsu Onizuka,Yuuhei Yamano,Ahmed Mostafa Abdelhady,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large-scale analysis of nucleic acid-protein interactions by using photocatalyst-modified nucleic acid2023

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Mostafa Abdelhady,Kazumitsu Onizuka,Tatsuki Masuzawa,Shinichi Sato,Keita Nakane,Takanori Oyoshi,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Abasic site generation by photo-catalytic reaction2023

    • 著者名/発表者名
      Yuuhei Yamano,Kazumitsu Onizuka,Altan Okan,Madoka Sasaki,Ahmed Mostafa Abdelhady,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of pyrimidine structure-based alkylating agents for nucleic acids modification2023

    • 著者名/発表者名
      Ping-Yun Lan,Kazumitsu Onizuka,Yutong Chen,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-throughput-based approach to comprehensively interrogate proximity-induced RNA alkylation2023

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen,Kazumitsu Onizuka,Kaoru R. Komatsu,Emi Miyashita,Hirohide Saito,Fumi Nagatsugi]
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of novel fluorescent indicators to discover new RNA-binding small molecules in FID assay based on large-scale profiles of RNA-indicator interactions2023

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Nagasawa,Kazumitsu Onizuka,Ryohei Iwata,Kaoru R. Komatsu,Emi Miyashita,Sayaka Dantsuji,Hirotaka Murase,Mamiko Ozawa,Hirohide Saito,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of novel fluorescent indicators to discover new RNA-targeting small molecules in FID assay driven by large-scale profiles of RNA-indicator interactions2023

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Nagasawa,Kazumitsu Onizuka,Ryohei Iwata,Kaoru R. Komatsu,Emi Miyashita,Sayaka Dantsuji,Hirotaka Murase,Mamiko Ozawa,Hirohide Saito,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      CBI学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of nucleic acids alkylating agents based on pyrimidine structure2023

    • 著者名/発表者名
      Pingyun Lan,Kazumitsu Onizuka,Yutong Chen,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      令和5年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of large-scale analytical approaches for proximity-induced RNA alkylation2023

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen,Kazumitsu Onizuka,Kaoru R. Komatsu,Emi Miyashita,Hirohide Saito,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      令和5年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of interstrand-crosslinked nucleic acids using 2'-deoxythioguanosine-containing oligonucleotides2023

    • 著者名/発表者名
      Jamila Osman,Kazumitsu Onizuka,Ahmed Mostafa Abdelhady,Yuuhei Yamano,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      令和5年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RNA結合性大規模情報を持つ新規蛍光指示薬の開発とRNA結合性小分子のスクリーニング2023

    • 著者名/発表者名
      長澤 瞭佑,鬼塚 和光,岩田 遼平,小松 馨,宮下 映見,壇辻 さやか,村瀬 裕貴,小澤 眞美子,齊藤 博英,永次 史
    • 学会等名
      第17回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 低分子 G-clamp の RNA 結合性大規模解析とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光,長澤 瞭佑,岩田 遼平,村瀬 裕貴,小松 リチャード馨,宮下 映見,小澤 眞美子,齊藤 博英,永次 史
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会 第8回年会 若手シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large-scale analysis of RNA alkylation reaction with vinyl-quinazolinone (VQ) derivatives2023

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen,Kazumitsu Onizuka,Kaoru R. Komatsu,Emi Miyashita,Hirohide Saito,Fumi Nagatsug
    • 学会等名
      第24回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of novel binding-type fluorescent indicators with large-scale data of RNA-binding selectivity2023

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Nagasawa,Kazumitsu Onizuka,Ryohei Iwata,Kaoru R. Komatsu,Emi Miyashita,Sayaka Dantsuji,Hirotaka Murase,Mamiko Ozawa,Hirohide Saito,Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      第24回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] RNA結合性大規模情報を保持した新規蛍光指示薬の開発と評価2023

    • 著者名/発表者名
      長澤瞭佑,鬼塚和光,岩田遼平,小松リチャード馨,宮下映見,村瀬裕貴,小澤眞美子,齊藤博英,永次史
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会 第17回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nagatsugi/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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