標的遺伝子に対する最強の結合能をもつ新しい「アンチセンス核酸」の分子設計

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07408014
• 研究種目: 一般研究(A)
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 関根 光雄 東京工業大学, 生命理工学部, 助教授 (40111679)
• 研究分担者: 石川 正英 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (50212858) ; 和田 猛 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (90240548)
• キーワード: アンチセンス / コンホメーション / 3'-endo / シクロヌクレオチド / 分子内環状化反応 / 遺伝子治療 / 分子内水素結合

研究概要

天然のヌクレオシドモノマーの場合、3′-endo体:2′-endo体比は60%を越えるものはないために、これが80%を越えればアンチセンス核酸としての結合能力はこれまでにない最強のものが期待できるはずである。そこで、天然の核酸の中ですでにX線結晶構造解折され3′-endo型コンホメーションを形成できるものを検索した。その結果、E.coliのtRNA^<Arg>にはそのアンチコドン1字目にウリジンの5位がメチルアミノメチル基で置換された構造が存在し、それが3′-endo型に固定され、アンチコドンのコドン認識にきわめて大きな寄与をしていることがわかった。この3′-enndo構造がなぜ優先的にとれるのか、調べたところウリジンの5'リン酸基と分子内水素結合を形成することによって環状構造ができこれが著しく糖部のコンホメーションを3′-endo型に固定する効果があるものと推定された。そこで、水素結合のかわりにこの部位を共有結合が架橋したシクロヌクレオチドを合成することを検討した。その結果、5'-ウリジル酸5位とリン酸基間をエチレン基をプロピル基で架橋したものを合成することができた。これらのシクロヌクレオチドのコンホメーションをNMR,CD等によって詳しく調べた結果、プロピレン基で架橋したシクロウリジル酸はJ_<1'、2'>が1.1Hzとこれまでに知られているヌクレオシドモノマーのなかでは、世界最少の値であり、Altonaらの計算式によると、88%というきわめて高い3'-endo比であることが明らかにされた。一方、4'-5'周りのコンホメーションも99%ゴ-シュ+であることがわかった。以上のことから、プロピレンで架橋したシクロウリジル酸をアンチセンス核酸の合成ユニットとすべ、現在このシクロヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドの合成まで、研究を展開している。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuo Sekine et al.: "Studies on Steric and Electronic Control of 2′-3′Phosphoryl Migration in 2′-Phosphorylated Oligouridylates" J.Org.Chem.(印刷中).
• [文献書誌] Kohji Seio et al.: "Chemical Synthesis and Conformational Properties of a New Cyclouridylic acid Having an Ethylene Bridge between the Uracil 5-Position and 5′-Phosphate Group" J.Org.Chem.(印刷中).
• [文献書誌] Shun-ichi Kawahar et al.: "1:1 and 1:2 Complexes of Bu_4 NF and BF_4 Et_2 O:New Reagents for Rapid Cleavage of Silyl Ethers" Tetrahedron Lett.37. 509-512 (1996)
• [文献書誌] Kohji Seio et al.: "Synthesis and Properties of Conformationally Rigid Cyclouridylic Acid Having a Covalent Bonding Linker between the Uracil 5-Position and the 5:-Phosphate Group" Tetrahedron Lett.36. 9515-9518 (1995)
• [文献書誌] Takeshi Wada et al.: "Chemical Synthesis of Olegothymidylate Having Hydroxymethylphosphonate Internucleotidic Linkages" Tetrahedron Lett.36. 8845-8848 (1995)
• [文献書誌] Keiichi Aritomoet al.: "Alkylation of 6-N-Acylated Adenosine Derivatives dy the Use of Phase Transfer Catalysis" J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1. 14. 1837-1844 (1995)
• [文献書誌] Takeshi Wada et al.: "Regioselective Protection of the 2′-Hydroxyl Group of N-Acyl-3′,5′-O-di(t-butyl)silanediylnucleoside Derivatives dy Use of t-BuMgCl and 2-(Trimethylsilyl)ethoxymethyl Chloride" Tetrahedron Lett.36. 1683-1684 (1995)
• [文献書誌] Takeshi Wada et al.: "Structural Characterization of cyclic ADP-ribose by NMR Spectroscopy" Nucleoside Nucleotide. 14. 1301-1314 (1995)