| 研究領域 | 反応集積化が導く中分子戦略：高次生物機能分子の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05838
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
永次 史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90208025)
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| 研究分担者 |
鬼塚 和光 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00707961)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 機能性中分子 / RNA高次構造 / RNA結合分子 / アルキル化反応 / G-カルテット構造 / 反応性プローブ |
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| 研究実績の概要 |
近年、核酸は配列情報のみならず、形成される高次構造が遺伝子発現において重要な機能を持つことが明らかとなってきている。特に種々の機能性RNAではその機能を担うモチーフとして、様々なRNAの高次構造が重要であることがわかってきている。しかし現在これらの構造に結合するプローブはほとんど報告されておらず、その機能解明が進んでいない。これらの高次構造に結合しアルキル化反応を誘起するプローブは共有結合による強固な結合により、これらの高次構造を認識する蛋白質の結合を効率的に阻害できるものと期待される。本申請研究ではこれらの核酸高次構造を選択的にアルキル化する中分子として標的核酸に近接することで反応を誘起する部位及び標的核酸構造を認識する部位という２つの異なる機能を合わせ持つハイブリッド型核酸標的プローブの開発を目指している。本年度はまず、高次構造のモデルとして脱塩基部位を持つ２本鎖DNAを用いて、反応を誘起する部位について検討を行った。従来用いていた反応性塩基である2-amino-6-vinylpurineの７位を炭素に置換したデアザ体及び７位にアルキンを導入した反応性塩基とヘキストを複合化したプローブを合成しその反応性を評価した。その結果、７位にアルキンを導入したデアザ体が高い反応性及び選択性を示すことを明らかにした。さらに標的にアルキル化した後、７位にクリック反応により蛍光基を導入することにも成功した。また、RNAのバルジ構造を標的としたプローブとして、反応性塩基としてビニルトリアジン誘導体、RNAに対して親和性を持つアクリジン誘導体を導入したプローブの合成にも成功した。これらのプローブは2本鎖RNA中のU-Uミスマッチには反応しなかったものの、2本鎖DNA中のT-Tミスマッチには反応することがわかった。今後さらに、2本鎖RNA中のU-Uミスマッチに反応するプローブの開発を目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究を進めている際、高次構造のモデルとして脱塩基部位を持つ２本鎖DNAに結合するプローブとして、アクリジンと2-amino-6-vinylpurineを複合化した誘導体を合成した。アクリジンはインターカレーターとして機能する分子であるため、別の核酸高次構造として非常に注目されているG-カルテット構造に結合する可能性を考え、この構造に対するアルキル化能を評価した。その結果、非常に興味深いことにこのプローブがG-カルテット構造に対してもアルキル化反応を誘起することを明らかにした。今後、さらにこの結果に基づき新たな核酸高次構造の標的として、G-カルテット構造をアルキル化するプローブについても検討する予定である。G-カルテット構造は染色体末端に見られる１本鎖テロメア領域で形成されることが明らかとなっている。このG-カルテット構造を安定化する分子は癌細胞で活性化しているテロメラーゼによるテロメア伸長を阻害することから抗がん剤としての可能性を持つと考えられており、非常に意義がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は下記について検討する。
１）高次構造のモデルとして脱塩基部位を持つ２本鎖DNAを用いた効率的反応性部位の探索：昨年度までに用いていた反応性部位は、高い選択性を持つものの、アルキル化反応の速度が遅い。そこで、本項目では標的高次構造として脱塩基部位を持つ２本鎖DNAを用い、より高い反応速度を持つ反応部位の構造を検索する。さらに高い反応性を示した構造については、外部刺激による反応性誘起が可能な構造についても検討を行う。
２）RNAバルジ構造をアルキル化する中分子プローブの開発：昨年度までに２本鎖DNAのT-Tミスマッチ構造に反応するプローブの開発に成功した。本年度はRNAに対するより高い親和性を持つ部位として縫込み型インターカレーターとアルキル反応部位をリンカーでつないだプローブを合成し、その反応性を評価する。さらに昨年度に引き続き、深瀬班(A01)で創製される糖鎖、垣内班、羽村班(A01)のπ電子系機能性物質、さらに土井班(A01)及び田中班(A02)により創製されるペプチド系化合物とアルキル化反応部位をコンジュゲートし、RNAの高次構造をアルキル化する中分子プローブの開発を目指す。
３）G-カルテット構造をアルキル化する中分子プローブの開発：昨年度までに我々の概念に基づき設計した中分子プローブがG-カルテット構造をアルキル化できることを見出した。そこで本年度はさらに、G-カルテット構造を選択的に認識するリガンドとアルキル化反応部位をリンカーでつないだプローブを合成し、より選択的にG-カルテット構造をアルキル化する中分子プローブの開発を目指す。
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