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）是特异性结合DNA的分子。该研究主题尤其旨在评估和改善使用圆形结构的PIP功能（CPIP）。已知CPIP比常规发夹型PIP（HPIP）具有更高的结合能力和特异性，并且可以预期将其用作多种疾病的药物。在这个财政年度，我们主要致力于（a）阐明引起PIP细胞摄取效率差异的因素，以及（b）提高CPIP的功能，靶向CAG/CTG重复序列。（a）先前的研究表明，CPIP比HPIP表现出较低的细胞摄取效率。因此，今年我们旨在阐明导致这种差异并改善CPIP的细胞内功能的因素。首先，我们通过流式细胞仪评估了细胞摄取机制，并建议通过多个内吞作用途径吸收PIP。此外，使用NMR，分子建模和MD模拟分析为PIP与细胞膜之间的相互作用方式提供了一些见解，以及可以影响相互作用强度的结构差异。这些研究是在昆士兰大学教授，Huy Hoang博士和Liping Liu博士的指导下进行的。（b）先前的研究已证明可以开发CPIP，这些CPIP具有引起各种疾病的CAG/CTG重复序列具有较高的结合能力和特异性，并且CPIP表现出引起疾病并改善病理学的异常基因表达的抑制。今年，我们旨在通过修改CPIP的结构以及PIP和DNA之间的复合物的分子建模来改善其活性，我们估计了连接修饰位点和PIP的适当接头长度。