ゲノム修復型遺伝子治療を指向した、機能性DNAドラッグのデザインと創製

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15012218
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 清尾 康志 東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 助教授 (20313356)
• Keywords: ミスマッチ塩基対 / 遺伝子修復 / 遺伝子診断 / SNPs解析 / ゲノムテクノロジー / 蛍光ヌクレオシド / ミスマッチ修復

Research Abstract

オリゴDNAを用いた遺伝子改変は、新しい遺伝子治療や遺伝子操作の技術として、注目されている。しかし、現段階では、その効率が非常に低いため、実用化にはいたっていない。
本起案研究では、オリゴDNAを用いた遺伝子修復のなかでも、生体内のミスマッチ修復機構を利用した遺伝子修復に着目し、この二本鎖DNAに対する優れたストランドインベージョン能と、強力なミスマッチ塩基対形成能を有する人工DNAの創製を計画した。具体的には、高いインベージョン能を有することが期待される新規ペプチド核酸(PNA)のドラッグデザインと、起案者がすでに報告した、高いミスマッチ塩基対を有するN-アルコキシカルボニルシトシン(Roc-dC)とその誘導体の開発を行う。
これまでに起案者が独自に開発したアルコキシカルボニルシトシン(Roc-dC)のミスマッチ塩基対形成能を高めるべく、そのコンホメーションを環状構造でロックした新規ヌクレオベースHPPのデザインと合成を行った。
新規ヌクレオベースHPPを化学的にDNA中に導入し、そのワトソンクリック塩基対形成能、およびミスマッチ塩基対形成能をUV-融解曲線を用いて評価した。その結果、HPPが予想通り、高いワトソンクリック塩基対形成能とともに、強力なミスマッチ塩基対形成能を有していることが分った。HPPとAとのミスマッチ塩基対を含む二本鎖DNA30量体を化学合成し、ミスマッチ結合タンパクである高度好熱菌由来MutSとの結合実験を行った。その結果HPPは天然型A-Cミスマッチ塩基対と同等の効率でMutSに認識されることが分った。合成したHPPの分光学的性質を詳細に検討したところ、HPPは比較的強い蛍光発光を示すことがわかった。またその蛍光発光は二本鎖DNA中でグアニンと対合すると消失し、アデニンと対合すると発光することが分った。

Research Products

• [Publications] Kohji Seio: "Enhanced Stereoselectivity in in Internucleotidic Bond Formation by the Effective use of the Potential of the Chiral Ribose Moiety of Thymidine"Journal of Organic Chemistry. 68. 5478 (2003)
• [Publications] Akihiro Ohkubo: "Proton-block strategy for the synthesis of oligodeoxynucleotides without base protection, capping reaction, and P-N bond cleavage reaction"Journal of Organic Chemistry. 124. 12715 (2003)
• [Publications] Itaru Okamoto: "A New route to 2'-O-alkyl-2-thiouridine derivatives via 4-O-protection of the uracil base and hybridization properties of oligonucleotides incorporating these modified nucleoside derivatives"Journal of Organic Chemistry. 68. 9971 (2003)
• [Publications] Kohji Seio: "Important factors stabilizing stacking interaction between 3-nitropyrrole and natural nucleobases revealed by ab initio calculations"Nucleic Acid Research Supplement. 3. 49 (2003)
• [Publications] Morihiro Aoyagi: "A new 2',3'-cis diol protecting group required for the solid-phase synthesis of capped oligonucleotide derivatives"Nucleic Acid Research Supplement. 3. 149 (2003)
• [Publications] Kazuhisa Okada: "Synthesis and biological properties of stable phosmidosine analogs"Nucleic Acid Research Supplement. 3. 105 (2003)
• [Publications] Itaru Okamoto: "Synthesis and properties of 2'-O-alkylated 20thiuridne derivatives and oligonucleotides containing 2'O-alkylated 2-thiouridine derivatives"Nucleic Acid Research Supplement. 3. 147 (2003)
• [Publications] Kousuke sato: "Synthesis and structural properties of New oligodeoxycnucleotide analogues containing a 2',5'-internucleotidic squatyldiamide linkage capable of formation of a Watson-Crick base pair with adenosine and a wobble base pair with Ganosine at the 3'-stream junction site"European Journal of Organic Chemistry. (in press). (2004)