Design of near-infrared and turn-on indicators for RNA-targeted drug screening

用于RNA靶向药物筛选的近红外和开启指示器的设计

• 批准号: 22H02099
• 负责人: 佐藤 雄介
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02099/
• 关键词: 蛍光インジケーター; 近赤外蛍光; 薬剤スクリーニング; RNA標的創薬; 蛍光性インジケーター; スクリーニング; シアニン色素; 蛍光インジケーター; 近赤外蛍光; 薬剤スクリーニング; RNA標的創薬; 蛍光性インジケーター; スクリーニング; シアニン色素

本研究の目的はRNAを標的とした創薬候補分子探索（スクリーニング）に資する新規な蛍光性インジケーターを開発することにある。RNA標的創薬スクリーニングにおいて、標的RNAに対する優れた結合能と結合に伴う蛍光応答を示すインジケーターに基づくFluorescence indicator displacement (FID)法は検出感度、コストにおいて優秀性があるとともに、ハイスループットなアッセイが可能である利点がある一方で、既存のインジケーターでは蛍光特性に大きな課題があるのが現状である。本研究では、これら既存インジケーターの課題を克服した、近赤外領域で明瞭なoff-on型応答を示す蛍光インジケーターの設計指針を確立し、その基礎と有用性を実証することを試みる。本年度はヒト免疫不全ウイルスHIVのTAR (tans-activation responsive region) RNAを標的として、シアニン色素を短鎖スペーサーを介して連結した人工アミノ酸を導入したTAR RNA結合性ペプチドを基盤とするインジケーターの開発を進めた。本分子設計ではペプチド部位のRNA結合に伴い、シアニン色素が強制的にRNA塩基対に挿入されることで明瞭な発蛍光応答を示すことが期待できる。まず、こうした蛍光センシング機構の原理検証を目的として、Thaizole orange (TO)を導入したペプチド性インジケーターを設計・合成し、モデルRNAとの相互作用を評価した。その結果、このインジケーターが標的RNA選択的に強く結合し、明瞭な蛍光応答を示すことを見出した。重要なことに、これらの結合能・蛍光応答能はFRETを利用する既存のインジケーターと比較して非常に優れており、本分子設計が有用であることが分かった。

这项研究的目的是开发新的荧光指标，这些指标有助于搜索针对RNA的药物发现候选分子。在RNA靶向药物发现筛选中，虽然荧光指示剂位移（FID）方法基于一个指标，该指标表现出出色的结合能力靶向RNA，并且与结合相关的荧光响应具有良好的检测灵敏度和成本，并且具有启用高通量分析的优势，但现有指示器当前在其荧光内具有重大挑战。在这项研究中，我们将针对荧光指标建立设计指南，该指标在近红外区域中显示出明显的脱离响应，这克服了这些现有指标的挑战，并试图证明其基础和实用性。今年，我们一直在基于焦油RNA结合肽开发一个指标，该肽通过短链间距引入了与氰染料相关的人造氨基酸，靶向HIV的HIV人类免疫缺陷病毒TAR（TANS-激活响应响应区域）RNA的RNA。在这种分子设计中，预计，由于肽位点的RNA结合，氰氨酸染料被迫进入RNA碱基对时，将表现出明显的荧光反应。首先，为了验证这种荧光传感机理的原理，设计并合成了带有thaizole橙（TO）的肽指示器，并评估了其与模型RNA的相互作用。结果，我们发现该指标有选择地与靶RNA结合，并表现出清晰的荧光响应。重要的是，这些结合和荧光响应能力优于利用FRET的现有指标，并且发现分子设计很有用。