2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of small molecules that spontaneously oligomerize on trinucleotide repeats
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19K05693
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 剛史 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (80633263)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | DNA / トリヌクレオチドリピート / 低分子 / オリゴマー / ミスマッチ塩基対 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究「異常伸長したリピートヘアピン上で自発的にオリゴマー化する低分子の開発」では、神経変性疾患の原因となる異常伸長した(CXG)nリピートが形成するヘアピン構造をテンプレートとして、ヘアピン構造に結合して自発的にオリゴマー化し、リピートヘアピンを高度に安定化する分子の開発を目指す。
初年度である今年は、(CGG)nリピートヘアピン上で二量化する低分子NCD-CCをリード化合物として、２種類の新規化合物の合成を行い、NCD-CCのシステイニルシステインの間にトリエチレングリコールリンカーを配したNCD-CTC、NCD-CTCのNCDとCTC間のリンカーを更に長くしたNCD-l-CTCの２種の新規化合物を合成した。次に、得られた化合物とCGGリピートDNA(9リピート)を混合し、HPLCとESI-TOF-MSを用いて、反応の様子を観察した。結果、NCD-l-CTCでは分子内環化体のみが、NCD-CTCでは、分子内環化体・NCD-CTCダイマーが2:1程度の比率で観測され、考えていたようなオリゴマーはどちらの誘導体でも得られなかった。
NCD-CTCでは、当初考えていたようなCGGリピートテンプレートオリゴマー化は観測できなかったが、大員環化合物であるNCD-CTCの二量体化合物がDNAと混合するだけで生成されたのは驚きであった。NCD-CTCの二量体は、大員環化合物に含まれる代表的な天然物であるマクロライドやクラウンエーテルのように、NCD-CTC二量体の環状構造の中心に金属イオンなが配位して錯体を形成する可能性があり、今後そのような性質について調べていきたい。
リピートテンプレートオリゴマーについては、このままNCDの修飾を検討していくだけでは目的を達成するのは困難が予想されるので、NCDをもとにミスマッチ結合性オリゴマーをシステマチックに検討する方法を模索する。
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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
初年度である今年は、(CGG)nリピートヘアピン上で二量化する低分子NCD-CCをリード化合物として、２種類の新規化合物の合成を行なった。NCD-CCはCGGリピート中のGGミスマッチを認識するNCD部位と、二つのチオール基を有するシステイニルシステイン基から形成される。横浜国大児島教授のグループとの共同研究より得られたNCDとCGG/CGG部位の分子モデリングソフト複数のNCDがCGGリピートに結合している状態を、NMR構造解析の結果を基に分子モデリング・MDシミュレーションを用いて再現し、最適なリンカー長を模索し、二つのシステイン間にトリエチレングリコール基を挿入することにした。また、一つ目のリンカー間有する誘導体を二種類デザインし一種類目は、システイニルシステインの間にトリエチレングリコールリンカーを配したNCD-CTC、２種類目はNCD-CTCのNCDとCTC間のリンカーを更に長くしたNCD-3-CTCである。NCD-CCは、DNA非存在下ではほぼ分子内環化体しか確認されないが、(CGG)nリピート存在下ではダイマーが主生成物になることがわかっている。NCD-CCにおいてオリゴマー化反応が確認できなかった理由として、導入した二つのシステイン残基の距離が近すぎたことが原因と考え、NCD-CCの２つのシステイン残基間にリンカーを挟んだ誘導体を新規に合成実験を開始した。複数のNCDがCGGリピートに結合している状態を、NMR構造解析の結果を基に分子モデリング・MDシミュレーションを用いて再現し、最適なリンカー長を模索し、二つのシステイン間にトリエチレングリコール基を挿入することにした。また、一つ目のリンカー間有する誘導体を二種類デザインし、合成した。得られた誘導体のリピートテンプレートオリゴマー化の観察には、HPLCとESI-TOF-MSで行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
新規に作成したNCD-CTCでは、当初考えていたようなCGGリピートテンプレートオリゴマー化は観測できなかったが、大員環化合物であるNCD-CTCの二量体化合物がDNAと混合するだけで生成されたのは驚きであった。NCD-CTCの二量体は、環状部分は４０員環に達し、マクロラクタムであると同時にトリエチレングリコールを用いたことによって一部クラウンエーテルのような構造も有している。大員環化合物に含まれる代表的な天然物であるマクロライドやクラウンエーテルのように、NCD-CTC二量体の環状構造の中心にアルカリ金属や、アルカリ土類金属、遷移金属などを配位させて錯体を形成する可能性があり、今後NCD-CTCに関してはそのような性質について調べていきたい。
リピートテンプレートオリゴマーについては、このままNCDの修飾を検討していくだけでは目的を達成するのは困難が予想されるので、NCDをもとにミスマッチ結合性オリゴマーをシステマチックに検討する方法を模索する。
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| Causes of Carryover |
今年度は並行して進んでいた若手Bを先に用いた。
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