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2020 年度 実績報告書

三重鎖形成ポリペプチド核酸プローブによる次世代RNA解析技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 20H02761
研究機関東北大学

研究代表者

西澤 精一  東北大学, 理学研究科, 教授 (40281969)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードノンコーディングRNA / 三重鎖形成 / ペプチド核酸 / 蛍光プローブ / 検出
研究実績の概要

A型インフルエンザウイルスRNAプロモーター領域及びリボソームRNA A-siteは、阻害剤開発の重要なターゲットとなっている。本研究では、ペプチド核酸(PNA)による三重鎖核酸形成に着目することで、RNA結合タンパクに匹敵する結合力と結合選択性、さらには深赤色蛍光検出機能を併せ持つRNA結合リガンドを開発、阻害剤開発支援のための蛍光インジケーターとしての有用性を実証する。さらに、阻害剤そのものとしての機能を評価するとともに、ウイルスRNA検出プローブとしての活用法を提案・実証する。以上により、生命科学研究に資する新しいRNA解析・制御技術の創成を目指す。
本研究で提案するプローブ設計の最大の独自性は、「ループ部位結合」と「三重鎖核酸形成」を併用することにあり、実際、これにより単なる三重鎖核酸形成PNAでは達成し得ない優れた機能が発現することを見出した。令和2年度の研究実績の概要は下記のようになる。
(a)リボソームRNA A-siteに対しては、独自に開発したナフチリジン誘導体(Chem. Eur. J. 2018, 24, 13862-13870)をループ部位結合分子として活用することで、阻害剤スクリーニング(FID法)における蛍光インジケーターの開発に成功した(Chem. Commun., 2020, 56, 14976-14979)。この研究成果は、英国王立化学会速報誌(Chem. Commun.)の表紙としてハイライトされた。
(b) A型インフルエンザウイルスRNAプロモーター領域に対しては、キナゾリン-2,4-ジアミン誘導体(M.-K. Lee et al., Chem. Commun. 2014, 50, 368-370)をループ部位結合分子として活用することで、世界最強レベルの結合力を有する結合リガンドの開発に成功した(特願2020-129884)。

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

上述したように、現時点において、A型インフルエンザウイルスRNAプロモーター領域及びリボソームRNA A-siteを標的とするペプチド核酸プローブの開発を達成している。今後、ウイルスRNA検出リガンド・阻害剤としての機能を詳細に評価するとともに、これらのRNA結合リガンドの機能改良をさらに進めることで、その有用性を実証、実用に供しうる新しいRNA解析・制御技術の実現が期待できる。
以上のように、本研究は順調に進展していると自己評価している。

今後の研究の推進方策

概ね当初の研究計画に従って、以下のように研究を進める。
(a)リボソームRNA A-siteに対しては、より優れた蛍光応答機能を実現するために,新規蛍光色素の開発を進める。さらに、HIV-1 TAR RNAを標的とするFIDインジケーターの開発も試みる。
(b) A型インフルエンザウイルスRNAプロモーター領域に対しては、ループ結合分子の検討や、ペプチド核酸と連結するスペーサー長をコントロールすることで、結合機能・蛍光応答機能の改良をさらに進める。合わせて、ウイルスRNA検出リガンド・阻害剤としての機能を詳細に評価する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Small Molecule-PNA Oligomer Conjugates for rRNA A-site at neutral pH for FID Assays2020

    • 著者名/発表者名
      En Ting Tabitha Lee, Yusuke Sato, Seiichi Nishizawa
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 ページ: 14976-14979

    • DOI

      10.1039/D0CC06084D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA解析・生細胞イメージングのための深赤色蛍光色素2020

    • 著者名/発表者名
      西澤精一、佐藤雄介
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 11 ページ: 450-454

  • [産業財産権] ウイルスRNAの複製と転写を阻害する複合体2020

    • 発明者名
      佐藤雄介, 西澤精一, 田邊貴昭ら
    • 権利者名
      佐藤雄介, 西澤精一, 田邊貴昭ら
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-129884

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公開日: 2021-12-27  

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