生体触媒とパラジウム触媒をシンクロさせた多様性核酸プローブの創製

• 研究課題/領域番号: 24550193
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 幡野 明彦 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (10333163)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 核酸代謝酵素 / チミジンホスホリラーゼ / 塩基部位交換反応 / RNAプローブ / 蛍光色素 / パラジウム触媒 / 薗頭カップリング / ヌクレオシド / RNA / プローブ / 合成 / 酵素合成 / 非天然ヌクレオシド / 有機溶媒効果 / ドッキングスタディー / イメージング

研究成果の概要

チミジンホスホリラーゼは，チミジンを過リン酸分解する酵素であるが，修飾ウラシルを共存させると塩基部位交換反応が実施できることを明らかにしてきた．本反応を活用して，細胞内ＲＮＡのプローブと成り得る蛍光色素修飾ヌクレオシドの合成を，パラジウム触媒と連動させることで実施を可能とした．チミジンホルホリラーゼの反応には，リン酸緩衝液にDMSOを加えると，疎水性基質であっても反応が進行することが分かった．ドッキングシミュレーションより，酵素の活性部位に固定化されたウラシルの５位が外を向いていることがわかり，リンカーを用いてポケット外部であれば大きな官能基である蛍光色素などでも合成できる事を示した．

研究成果

• [雑誌論文] Improved synthesis of mercapto C-nucleoside possessing p-phenyl thiol as base using a lithiated coupling reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Hatano,* M. Okada, K. Dezaki, S. Hirai
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 70 号: 7 ページ: 1095-1100
  • DOI: 10.1016/j.tet.2014.12.085
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] One-pot approach to functional nucleosides possessing fluorescent group using nucleobase-exchange reaction by thymidine phosphorylase (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Hatano, M. Kurosu, S. Yonaha, M. Okada, S. Uehara
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 11 号: 40 ページ: 6900-6905
  • DOI: 10.1039/c3ob41605d
  • 査読あり
• [学会発表] 安定同位体を有したヌクレオシドの酵素合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺戸 那奈恵 , 藤井 映美 , 福田 健治 , 幡野 明彦
  • 学会等名: 第95回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] Enzymatic synthesis of nucleosides with the introduction of a stable isotope into the base moiety (2014)
  • 著者名/発表者名: Nanae Terado, Fujii Emi, Kenji Fukuda and Akihiko Hatano
  • 学会等名: Active Enzyme Molecule
  • 発表場所: Toyama
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-19
• [学会発表] 核酸代謝酵素を用いた塩基部位に安定同位体を含むリボヌクレオシドの合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺戸 那奈恵 , 藤井 映美 , 福田 健治 , 幡野 明彦
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] 安定同位体を有したヌクレオシドの酵素合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺戸 那奈恵 , 藤井 映美 , 福田 健治 , 幡野 明彦
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Synthesis of nucleosides possessing fluorescent group via nucleobase-exchange reaction of thymidine phosphorylase (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Hatano, Masayuki Kurosu
  • 学会等名: The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 神奈川大学
• [学会発表] 核酸代謝酵素の基質拡張のためのドッキングシミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 幡野明彦、黒須優幸、須永裕太、出崎健太郎、藤井映美
  • 学会等名: 第17回生体触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山理科大学
• [学会発表] 核酸代謝酵素の塩基部位交換反応を利用した蛍光色導入ヌクレオシド合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川端耕平、相川未来、藤井絵美、黒須博幸、幡野明彦
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] 蛍光色素を有した非天然ヌクレオシドの酵素合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 幡野 明彦、黒須 優幸、川端 耕平、相川 未来、平井 誠太郎
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム2013
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 蛍光プローブ含有ヌクレオシドを合成可能にする分子フラスコとしてのチミジンホスホリラーゼ (2012)
  • 著者名/発表者名: 須永裕太，黒須優幸，出崎健太郎，与那覇奨，幡野明彦
  • 学会等名: 第16回生体触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 富山県民会館
• [備考] 芝浦工業大学 生体分子化学研究室
  • URL: http://www.sic.shibaura-it.ac.jp/~a-hatano/a-hatano/a-hatano.html
• [備考] 芝浦工業大学 工学部 共通学群化学科目 生体分子化学研究室ホームページ
  • URL: http://www.sic.shibaura-it.ac.jp/~a-hatano/a-hatano/a-hatano.html
• [備考] 芝浦工業大学 教員データーベース
  • URL: http://resea.shibaura-it.ac.jp/