2019 Fiscal Year Research-status Report
アンチジーン法における配列制限の克服を目指したペプチド核酸の医薬分子設計
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18K06557
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
杉山 亨 帝京大学, 薬学部, 准教授 (40242036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
出水 庸介 国立医薬品食品衛生研究所, 有機化学部, 部長 (90389180)
森谷 俊介 帝京大学, 薬学部, 助教 (60717544)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペプチド核酸 / 人工核酸 / ゲノム / 有機化学 / 核酸医薬 / アンチジーン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペプチド核酸(PNA)は、DNAの糖-リン酸骨格がアミノエチルグリシンを単位とするペプチドに置き換えられた人工核酸で、二本鎖DNAに侵入して相補的な配列にワトソン・クリック型塩基対で結合する「ストランドインベージョン」というユニークな結合様式が可能である。しかし、現時点では標的配列が制限されているためその用途は限られている。擬似相補的A-T塩基対をもつ擬似相補的PNA（pcPNA）の開発によってdouble-duplex invasionが可能となり、配列制限は大幅に緩和されたが、G-C塩基対を多く含む二本鎖DNAへの結合は現在もなお困難である。
本研究では、ストランドインベージョンにおける配列制限の克服を目的に、擬似相補的G-C塩基対をもつpcPNAを新たに開発する。本研究の分子設計では、天然塩基と人工塩基との間の水素結合は３つに保持したうえで、両塩基に正電荷を帯びた置換基を導入することによって人工塩基間の塩基対形成を静電的反発によって抑制することにした。
2019年度は、2018年度に合成法を確立したGアナログのpreQ1を塩基部位とするPNAモノマー（Qモノマー）を組込んだPNAオリゴマーの合成と機能評価を行った。PNAオリゴマーは標準的なFmoc法によって問題なく合成できた。DNAとのヘテロ二本鎖の安定性を分光光度法によるTm測定で評価したところ、Gの代わりにpreQ1を組込んだPNAオリゴマーは非常に高い安定性を示した。また、preQ1による安定化効果は塩濃度が高なるにつれて小さくなったことから静電相互作用が示唆された。QモノマーはFmoc法による固相合成において、良好な溶解性、反応生を示し、PNAオリゴマーの合成に適していることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究ではDNAとの結合安定性は維持しつつ、PNAどうしの結合のみを抑制することを目的に研究を進めている。2019年度は当研究室で開発した新規PNAモノマー（Qモノマー）のPNAオリゴマーへの導入が標準的なFmoc法によって問題なく達成できることを示すことができた。Qモノマーの有機溶媒への溶解性は良好で、カップリング反応の効率も高かった。得られたPNAオリゴマーの水への溶解性も高く、DNAとの結合能力も飛躍的に向上した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度からQ塩基と対をなす人工塩基として、正電荷を帯びたシトシンアナログの合成を本格的に進める。これまでの予備実験から合成には困難が予想されるが、問題が生じた場合にはシトシンアナログの分子設計について再検討する。
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| Causes of Carryover |
定期的に市販のPNAモノマーを購入しており、これが高価なため予算の多くを占めている。2019年度は別の予算でPNAモノマーを十分量購入できたため予算に余裕ができ、次年度に繰越した。
次年度はシトシンアナログをもつPNAモノマーの合成を行なう予定であるが、Qモノマーの合成も引き続き行ない、擬似相補的G-C塩基対をもつPNAオリゴマーの合成に備える予定である。PNAオリゴマーの合成には市販のPNAモノマーも合わせて使用する。繰越分は当初の計画通り合成原料とカスタムDNAの購入に使用する予定である。
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