遺伝子機能を特異的に制御する新規機能性ポリアミドの開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24310155
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 板東 俊和 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20345284)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: Py-Imポリアミド / 特定遺伝子制御 / DNA塩基配列認識

研究概要

特定遺伝子発現の化学的な機能分子による制御法の実現に向けて、申請者はDNAの遺伝子配列中の１塩基対の変異体の差異を認識する能力を持つ機能性ピロール(Py)-イミダゾール(Im)ポリアミドの研究開発を進めている。将来的に、培養細胞内の特定遺伝子の発現を機能性Py-Imポリアミドの配列特異性によって制御可能であることを証明し、遺伝子発現制御分子としての有用性を示していく。2013年度も島津製Fmoc固相合成機を活用し、合成条件を工夫、改善しながら、標的塩基配列に対応する機能性Py-Imポリアミドを合成、機能評価を進めた。その結果を以下に示す。
(1)SAHA (suberoylanilide hydroxamic acid)をPy-Imポリアミドに連結させた誘導体によって、ヒト皮膚線維芽細胞(HDF)中の様々な遺伝子を特異的に活性化した。(2)ヒトテロメア配列を標的とする蛍光性タンデム型Py-Imポリアミドの合成、機能評価を行なった。(3)システインークロロアセチル基との間の反応を利用した環状Py-Imポリアミド二量体を合成した。(4)アルキル化能を有するPy-Imポリアミドについて、Kras遺伝子配列の１塩基の変異型を認識可能であることを報告した。
Fmoc固相合成技術を基盤とする本研究の進展により、培養細胞中の特定遺伝子群に対して特異的に作用する機能性Py-Imポリアミドが開発できると考える。現在、SAHA以外のエピジェネチックスを制御する可能性のある機能性Py-Imポリアミドの新規合成を進めており、得られる知見、実験結果をまとめ、論文として投稿する予定である。

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

論文として報告する作業が遅れている研究もあるが、全体として研究の核となる研究知見は見出されており、機能性Py-Imポリアミドの研究を広く展開することができた。二年目の研究実績として、概ね順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

CAG繰り返し配列を標的とするPy-Imポリアミドの合成、機能評価の結果を論文として報告する。
加えて、次世代シークエンサーを用いたDNA塩基配列認識能評価の結果得られている知見、実験結果も論文としてまとめていく。

研究成果

• [雑誌論文] Sequence-Specific DNA Recognition by Dimerized Cysteine Cyclic Pyrrole-Imidazole Polyamides (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M.; Bando, T.; Morinaga, N.; Kawamoto, Y.; Hashiya, K.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 ページ: 752-759
  • DOI: 10.1002/chem.201302482
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequence-specific DNA Alkylation Targeting for Kras Codon 13 Mutation by Pyrrole-Imidazole Polyamide Seco-CBI Conjugates (2014)
  • 著者名/発表者名: Taylor, R. D.; Asamitsu, S.;Takenaka, T.; Yamamoto, M.; Hashiya, K.; Kawamoto, Y.; Bando, T.;Nagase, H.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 ページ: 1310-1317
  • DOI: 10.1002/chem.201303295
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct DNA-based epigenetic switches trigger transcriptional activation of silent genes in human dermal fibroblasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Pandian, G. N.; Taniguchi, J.;Junetha, S.; Sato, S.; Han, L.; Saha, A.; Anandhkumar, C.; Bando, T.; Nagase, H.; Thangavel, V.; Taylor, R. D.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 ページ: 3843
  • DOI: 10.1038/srep03843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequence-specific Electron Injection into DNA from an Intermolecular Electron Donor (2013)
  • 著者名/発表者名: Morinaga, H.; Takenaka, T.; Hashiya, F.; Kizaki, S.; Hashiya, K.; Bando, T.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 41 ページ: 4724-4728
  • DOI: 10.1093/nar/gkt123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Biological Evaluation of a Targeted DNA-Binding Transcriptional Activator with HDAC8 Inhibitory Activity (2013)
  • 著者名/発表者名: Saha, A.; Pandian, G. N.; Sato, S.; Taniguchi, J.; Hashiya, K.; Bando, T.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 ページ: 4201-4209
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.05.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Single Pyrrole Replacement with β-Alanine on DNA Binding Affinity and Sequence Specificity of Hairpin Pyrrole/Imidazole Polyamides Targeting 5´-GCGC-3´ (2013)
  • 著者名/発表者名: Han, Y-W.; Kashiwazaki, G.;Morinaga, H.; Matsumoto, T.; Hashiya, K.; Bando, T.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 ページ: 5436-5441
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.06.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Synthetic Small Molecule Enforces Targeted Transcriptional Activation of Germ Cell Genes in a Human Somatic Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: Han, L.; Pandian, G. N.; Junetha, S.;Sato, S.; Anandhkumar, C.; Taniguchi, J.; Saha, A.; Bando, T.; Nagase, H.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 ページ: 13410-13413
  • DOI: 10.1002/anie.201306766
• [雑誌論文] Development of a New Method for Synthesis of Tandem Hairpin Pyrrole-Imidazole Polyamide Probes Targeting Human Telomeres (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, Y.; Bando, T.; Kamada, F.; Li, Y.; Hashiya, K.; Maeshima, K.; Sugiyama, H.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 16468-16477
  • DOI: 10.1021/ja406737n
  • 査読あり
• [学会発表] DNA塩基配列特異性を有する機能性Py-Imポリアミドの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 板東俊和
  • 学会等名: 第２３回アンチセンスシンポジウム
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20131128-20131129
• [備考] 京都大学大学院理学研究科 化学専攻 生物化学分科
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/chembio/