細胞内における核酸高次構造の機能解析を指向した低分子蛍光プローブの創製研究

用于细胞内核酸构象功能分析的小分子荧光探针的构建研究

• 批准号: 09J07819
• 负责人: 寺 正行
• 金额: $ 0.9万
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07819/
• 关键词: グアニン四重鎖; G-quadruplex; ペプチド核酸; ポリオキサゾール; テロメスタチン; テロメア; 蛍光プローブ; 転写制御; グアニン四重鎖; G-quadruplex; ペプチド核酸; ポリオキサゾール; テロメスタチン; テロメア; 蛍光プローブ; 転写制御

グアニン残基の豊富な核酸塩基配列では、グアニン四重鎖構造(G-quadruplex:G4)と呼ばれる核酸高次構造がしばしば形成される。G4は、染色体末端に存在するテロメアや、種々の遺伝子プロモーター、mRNAに存在することが試験管レベルで知られている。G4はテロメア領域ではテロメア長の調節に関与し、遺伝子プロモーター領域やmRNAでは対応する遺伝子の転写、翻訳に関与することが示唆されている。しかし、G4が細胞内において形成されているかの直接的な証明、さらにはG4モチーフ(数多くの遺伝子プロモーターG4や、mRNA-G4はそれぞれ特有の構造モチーフを有する)を個々に選択的に安定化するリガンドの設計手法は開発されていなかった。昨年度までに、G4に対する蛍光低分子リガンド(蛍光G4リガンド)の開発を行い、細胞中においてG4が形成される可能性を示した。今年度は、開発したG4リガンド、大環状ヘキサオキサゾール(60TD)の側鎖部位に対し、人工核酸の一種であるペプチド核酸(PNA)を導入した60TD-PNAキメラ化合物の合成を行った。当該化合物は、60TD部位がG4を安定化すると同時に、PNA部位がG4の近傍に存在する核酸塩基配列と相補的水素結合を形成することで、強力な結合能とG4モチーフ選択的な安定化能が期待できる。実際に、G4形成配列を有するmRNAの一つであるN-RAS mRNAを用いて60TD-PNAキメラ化合物の結合定数を算出したところ、10-80pmol/Lの結合定数を示すことがわかった。一方、PNA部位のミスマッチ配列を用いて60TD-PNAキメラ化合物を評価したところ、結合様式がN-RAS mRNAの場合と異なることがわかった。今後、60TD-PNAを結合するリンカー部位の種類や長さ、PNA部位の残基数を調節することで、G4モチーフ選択的なリガンドの創製が期待できる。

在鸟嘌呤残基富核酶序列中，经常形成一种称为鸟嘌呤四链体（G- Quadruplex：G4）的高阶核酸结构。在试管水平上已经知道，在各种基因启动子和mRNA中存在于染色体末端的端粒中的G4存在。有人提出，G4参与了端粒区域的端粒长度的调节，并参与了基因启动子区域和mRNA中相应基因的转录和翻译。但是，没有直接证据表明在细胞中是否形成了G4，甚至还开发了有选择地稳定G4基序的配体的设计方法（许多基因启动子G4和mRNA-G4都有独特的结构基序）。到去年，我们已经为G4开发了一个小的荧光配体（荧光G4配体），这表明G4可能在细胞中形成。今年，我们合成了60TD-PNA嵌合化合物，其中将肽核酸（PNA）（PNA）（一种人造核酸）引入了发达的G4配体的侧链位点，巨型己沙沙唑（60TD）。预计该化合物具有强大的结合能力和G4基序选择性稳定能力，因为60TD位点稳定了G4，并且还形成了与G4附近存在的核苷酶序列相互互补的键。实际上，当使用N-RAS mRNA（一种具有G4形成序列的mRNA）计算60TD-PNA嵌合化合物的结合常数时，发现结合常数为10-80 pmol/l。另一方面，当使用PNA位点的错配序列评估60TD-PNA嵌合化合物时，发现结合模式与N-RAS mRNA的结合模式不同。将来，可以通过调整与60TD-PNA结合的接头位点的类型和长度以及PNA位点的残基数来创建具有选择性G4基序的配体。