修飾塩基を含むRNAの化学合成および構造と機能の探索

含有修饰碱基的RNA的化学合成及其结构和功能的探索

基本信息

批准号：
11155210
负责人：
和田猛
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11155210/
关键词：
修飾塩基 RNA tRNA ホスホニル化ホスホリル化保護基

项目摘要

天然には、tRNAをはじめとして、A,C,G,U以外の修飾塩基を含む核酸分子が数多く存在し、それぞれが固有の構造と生理活性を担っている。本研究は、これらの修飾塩基を含む核酸分子を化学合成し、修飾,塩基の構造特性、反応性、物理化学的性質、生理活性を化学的な立場から明かにすることを究極の目的とする。修飾塩基をもつヌクレオシドを酵素的にtRNAに組み込むためには、ヌクレオシドの5'-および3'-水酸基をホスホリル化する必要がある。一般に、ヌクレオシド類のホスホリル化反応に際して、副反応を防ぐために、核酸塩基には塩基性条件下除去される保護基が導入される。しかし、修飾塩基の多くは通常の核酸合成に用いられる保護基の除去条件下で分解してしまう。そこで、本研究では、穏和な酸性条件下除去可能なあたらしいリン酸基の保護基を開発し、修飾塩基をもつヌクレオシドの効率的なホスホリル化反応を確立することを目指した。まず、穏和な条件下で核酸塩基を保護することなくホスホニル化できる新しい試薬を開発した。種々のホスホン酸第三級アルキルエステルを合成し、ヌクレオシド5'-水酸基に対するホスホニル化反応を試みたところ、t-ブチル基および2-メチル-1-フェニル-2-プロピル基を置換基としてもつホスホニル化剤を用いた場合に良好な収率で5'-位がホスホニル化された目的物が得られた。これを酸化することにより、高収率で対応するホスフェートヘと変換できた。一方、2'および3'-位に遊離の水酸基をもつヌクレオシドに対して、同様の条件で反応をおこなったところ、2',3'-環状ホスホネート誘導体が得られた。これは、2'または3'-水酸基がホスホニル化された後に、隣接する水酸基の分子内攻撃によって第三級アルコールが脱離して生成したものと考えられる。得られた化合物を酸化することにより、ヌクレオシド2'、3'-環状ホスフェート誘導体を高収率で得た。この化合物はリボヌクレアーゼで処理するとヌクレオシド3'-ホスフェートへ定量的に誘導できるため、きわめて有用である。現在、これらの新規反応を、種々の修飾塩基をもつヌクレオシドに応用し、tRNAに組み込むための基礎的な検討をおこなっている。

自然界中，有很多核酸分子，包括tRNA，都含有除A、C、G、U以外的修饰碱基，并且各自有其独特的结构和生理活性。这项研究的最终目标是化学合成含有这些修饰碱基的核酸分子，并从化学角度阐明这些碱基的修饰、结构特征、反应性、理化性质和生理活性。为了将碱基经过修饰的核苷酶促掺入 tRNA 中，需要将核苷的 5'-和 3'-羟基磷酸化。通常，在核苷的磷酸化反应中，为了防止副反应，将在碱性条件下除去的保护基引入核碱基中。然而，许多修饰的碱基在正常核酸合成中使用的保护基去除条件下会分解。因此，在本研究中，我们的目的是开发一种新的磷酸基保护基，可以在弱酸性条件下去除，并建立具有修饰碱基的核苷的有效磷酸化反应。首先，我们开发了一种新试剂，可以在温和条件下对核碱基进行膦酰化而不对其进行保护。当我们合成各种膦酸叔烷基酯并尝试对核苷5'-羟基进行膦酰化反应时，我们发现得到了以叔丁基和2-甲基-1-苯基-2-丙基为取代基的膦酰化反应。当在5'-位使用膦酰化化合物时，以良好的产率获得所需产物。通过氧化它，它可以高产率转化为相应的磷酸盐。另一方面，当2'和3'位具有游离羟基的核苷在类似条件下反应时，得到2',3'-环状膦酸酯衍生物。这被认为是通过2'-或3'-羟基的膦酰化，然后通过相邻羟基的分子内攻击消除叔醇而产生的。通过氧化所获得的化合物，以高收率获得核苷2'，3'-环状磷酸衍生物。该化合物非常有用，因为当用核糖核酸酶处理时，它可以定量诱导成核苷 3'-磷酸。目前，我们正在将这些新反应应用于具有各种修饰碱基的核苷，并进行基础研究以将它们整合到tRNA中。