Development and Functional Evaluation of Cyclic Pyrrole-Imidazole Polyamides for Anticancer Drug Applications

用于抗癌药物应用的环状吡咯-咪唑聚酰胺的开发和功能评价

基本信息

批准号：
22KJ1695
负责人：
廣瀬優希
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ピロール-イミダゾールポリアミド（PIP）はDNAに塩基配列特異的に結合する分子である。本研究課題では、特に環状構造を持つPIP（cPIP）の機能評価・改善を行うことを目標としている。cPIPは従来のヘアピン型PIP（hPIP）に比べて高い結合能・特異性を示すことが知られており、様々な疾患に対する薬剤としての応用が期待できる。当該年度は主に(A) PIPの細胞取り込み効率の違いを生む要因の解明と(B) CAG/CTG 反復配列を標的としたcPIPの機能向上に取り組んだ。(A) これまでの研究で、cPIPがhPIPより低い細胞取り込み効率を示すことが示唆されていた。そこで、今年度はそのような違いが生じる要因を解明しcPIPの細胞内機能の改善につなげることを目指した。まず、フローサイトメトリーによる細胞取り込み機構の評価を行った結果、PIPが複数のエンドサイトーシス経路を介して細胞に取り込まれていることが示唆された。さらに、NMRや分子モデリング、MDシミュレーションによる解析の結果、PIPと細胞膜との相互作用の様式や、相互作用の強さに影響しうる構造の違いに関するいくつかの知見を得た。なお、これらの研究はクイーンズランド大学のDavid Fairlie教授、Huy Hoang博士、Liping Liu博士の指導のもとで行った。(B) これまでの研究において、様々な疾患の原因となるCAG/CTG反復配列に対して高い結合能・特異性を示すcPIPを開発し、そのcPIPが疾患の原因となる異常な遺伝子の発現抑制や病態の改善を示すことが明らかになっていた。今年度はそのcPIPの構造に修飾を加えることでその活性を向上することを目指し、PIPとDNAとの複合体の分子モデリングを行うことで修飾部位とPIPとをつなぐ適切なリンカー長の見積もりを行った。

吡咯-咪唑聚酰胺 (PIP) 是一种以序列特异性方式与 DNA 结合的分子。在这个研究项目中，我们的目标是评估和改进具有循环结构的PIP（cPIP）的功能。已知cPIP比传统的发夹型PIP（hPIP）表现出更高的结合能力和特异性，并且有望作为治疗多种疾病的药物。今年，我们主要致力于（A）阐明导致PIP细胞摄取效率差异的因素，以及（B）通过靶向CAG/CTG重复序列来改善cPIP的功能。 (A) 先前的研究表明，cPIP 的细胞摄取效率低于 hPIP。因此，今年，我们的目标是阐明导致这种差异并导致 cPIP 细胞内功能改善的因素。首先，我们使用流式细胞术评估了细胞摄取机制，结果表明 PIP 通过多种内吞途径被细胞摄取。此外，通过使用 NMR、分子建模和 MD 模拟进行分析，我们获得了有关 PIP 与细胞膜之间相互作用模式以及可能影响相互作用强度的结构差异的一些知识。这些研究是在昆士兰大学的David Fairlie教授、Huy Hoang博士和Liping Liu博士的指导下进行的。 (B)在之前的研究中，我们开发了对引起各种疾病的CAG/CTG重复序列表现出高结合能力和特异性的cPIP，并且cPIP表达引起疾病的异常基因已被证明可以被药物抑制并发挥作用。病情得到改善。今年，我们的目标是通过修改 cPIP 的结构来提高其活性，并通过对 PIP 和 DNA 之间的复合物进行分子建模，我们将估计连接修饰位点和 PIP 的连接子的适当长度。