核酸立体構造の選択的修飾による遺伝子調節技術の開発

通过选择性修饰核酸3D结构开发基因调控技术

基本信息

批准号：
19K05743
负责人：
寺正行
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

グアニン豊富な核酸で形成されるグアニン四重鎖 (G-quadruplex: G4) は、ゲノムワイドに存在し、特にテロメア配列や遺伝子プロモーター領域などで多く発見されている)。生体内では、G4が「動的に形成される」ことで複製タイミングの調節や遺伝子の発現制御等、様々な生物機能に関与するが、過渡的に形成されることから、詳細な調節メカニズムは未解明である。G4は塩基配列に応じて多様な構造を形成しており、これらは「トポロジー」と呼ばれる三種の基本構造 (パラレル、ハイブリッド、アンチパラレル) に分類できる。近年、このトポロジーの違いがG4由来の生物機能に影響することが示唆されており、低分子化合物 (G4リガンド) 等でトポロジーを選択的に認識することが求められている。加えてG4リガンドを用いたG4との共有結合による修飾は、G4の動的平衡を不可逆的に固定化できるため、G4の安定化において有望な戦略である。過去20年に渡り、共有結合型G4リガンドが複数報告されているが、G4の各トポロジーを選択的に認識しG4と共有結合を形成するG4リガンドの報告は極めて少ない。G4は全てのG4に共通する構造である「G-quartet」と、G4の各トポロジーにより異なる構造の「Groove」とから成る。従って、G4リガンドがG4の各トポロジーを選択的に認識するためには、G-quartetとGrooveの二点を認識することが重要だと考えられる。これまでに、G-quartetとスタッキングによってG4を安定化するL2H2-6OTD (1) を報告している。そこで本年度は、二点認識を志向して、1の構造中にGrooveと相互作用することのできる、光架橋基を有するリンカーの導入により、特定のトポロジーのG4を選択的に認識し、かつG4と共有結合を形成することで当該構造を選択的に固定化する手法の開発を目的とした。

鸟嘌呤四链体（由富含鸟嘌呤的核酸形成的G- Quadruplex（G4）存在于全基因组中，尤其是在端粒序列和基因启动子区域中发现的）。在体内，G4是“动态形成”的，并且参与了多种生物学功能，例如调节复制时机和基因表达控制，但是由于它是瞬时形成的，因此详细的调节机制仍然未知。 G4根据基本序列形成多种结构，这些结构可以分为三种称为“拓扑”的基本结构（并行，混合，反平行）。近年来，有人提出拓扑差异会影响从G4得出的生物学功能，并且有必要选择性地识别小分子化合物（G4配体）的拓扑。此外，使用G4配体与G4共价修饰是稳定G4的有前途的策略，因为它可以不可逆地固定G4的动态平衡。尽管在过去20年中已经报道了几种共价G4配体，但很少有G4配体有选择地识别每个G4拓扑并与G4共价键的报道。 G4由一个“ G-四分之一”组成，这是所有G4共有的结构和一个“凹槽”，该结构取决于每个G4拓扑。因此，对于G4配体而言，有选择地识别G4拓扑的每个拓扑，以识别两个点，G-Quartet和凹槽很重要。到目前为止，我们已经报道了L2H2-6OTD（1），该L2H2-6OTD通过G-Quartet和堆叠稳定G4。因此，在今年，我们旨在通过引入一个可以在结构1中与凹槽相互作用的光链接组引入连接器来选择性地固定结构的方法，从而有选择地识别特定拓扑的G4并与G4建立共价键。