クリックケミストリーを活用した自己複製・増幅能を有するナノバイオシステムの創製

使用点击化学创建具有自我复制和扩增能力的纳米生物系统

• 批准号: 21655059
• 负责人: 和田 健彦
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21655059/
• 关键词: ナノバイオ; ケミカルバイオロジー; 自己増殖; 人工PCR; クリックケミストリー; 自己複製; 人工核酸; 分子認識; 光反応; 生体高分子; 環境調和型プロセス; 不斉合成; 超分子化学; 超分子光不斉光化学; 血清アルブミン; グリーンケミストリー

本研究で提案する、従来にはない人工核酸を活用した自己複製・増幅システムを検討する場合、二官能性モノマーを用いた機能性分子やオリゴマー合成における本質的副反応である"自己反応によるポリマーや環状化合物生成"を抑制する必要がある。本研究では、我々が報告してきたモノマーにおいてさえ高い塩基配列認識性とテンプレート鎖への結合特性を有するペプチドリボ核酸(PRNA)やペプチド核酸(PNA)モノマーの活用している。具体的には1.アジド基を有するヌクレオシド誘導体を用いた自己複製系の構築、2.アジド基とアセチレン基を両末端に有する新規ペプチドリボ核酸・ペプチド核酸系での自己複製・増幅反応の検討、3.天然DNA/RNA類似構造を有する自己複製・増幅系の構築、の3項目を論理的にかつ効率的に推進する。本年度は、まずターゲット鎖に対して高い認識性・結合特性を有し、モノマーの自己会合・自己反応を抑制する低モノマー濃度条件下でも反応進行が期待される、ヌクレオシドの5'位にアジド基を導入した新規PRNAモノマーの設計・合成を検討した。テンプレート鎖に相補的なPRNAオリゴマーの一塩基として、アセチレンを有するモノマーを導入し、主鎖にアセチレン部を有するクリックケミストリー適用オリゴマーの設計・合成を検討した。当初モノマー構造としては5'位にアジド基を、3'位にエチニル基の導入を検討した。しかし、このモノマーと相補的テンプレート鎖間ではほとんど相互作用が観測されなかった。この結果を踏まえ、ペプチド主鎖を用い、側鎖にエチニル基を導入した新規モノマー系を設計・合成を検討した。この系では相補的テンプレートとの相互作用が観測されることが明らかとなった。

当考虑本研究中提出的利用非常规人工核酸的自我复制/扩增系统时，重要的是要考虑由于“自我反应”而产生的聚合物，这是使用双功能合成功能分子和低聚物时的重要副反应有必要抑制环状化合物的形成。在本研究中，我们利用肽核糖核酸（PRNA）和肽核酸（PNA）单体，即使在我们报道的单体中，它们也具有高碱基序列识别和与模板链的结合特性。具体而言，1.使用具有叠氮基的核苷衍生物构建自我复制系统，2.研究具有叠氮基和乙炔基的新型肽核糖核酸/肽核酸系统中的自我复制和扩增反应， 3.构建与天然DNA/RNA结构相似的自我复制/扩增系统。今年，我们将首先在核苷的5'位引入叠氮基，该基团对目标链具有高度的识别和结合特性，并且有望在抑制单体自缔合和自结合的低单体浓度条件下进行。我们研究了结合 PRNA 的新 PRNA 单体的设计和合成。我们在与模板链互补的 PRNA 寡聚物中引入了含乙炔的单体作为碱基，并研究了主链中具有乙炔部分的适用于点击化学的寡聚物的设计和合成。最初，我们考虑在5'位引入叠氮基，在3'位引入乙炔基作为单体结构。然而，在该单体和互补模板链之间几乎没有观察到相互作用。基于这一结果，我们设计并合成了一种使用侧链引入乙炔基的肽主链的新单体系统。很明显，在该系统中观察到与互补模板的相互作用。

项目成果

Studies on the effects of arginine residues introduced to peptide ribonucleic acids(PRNA)on thecomplex stability with RNA and the cell membrane permeability

肽核糖核酸(PRNA)中引入精氨酸残基对RNA复合物稳定性及细胞膜通透性影响的研究

• 发表时间: 2009
• 作者: K.Iida;M.Tera;K.Shin-ya;T.Hirokawa;K.Nagasawa;Takehiko Wada
• 通讯作者: Takehiko Wada

Synthesis and DNA-recognition behavior of a novel peptide ribonucleic acid with a serine backbone (oxa-PRNA)

• DOI: 10.1016/j.tet.2009.10.094
• 发表时间: 2010-01-02
• 期刊: TETRAHEDRON
• 影响因子: 2.1
• 作者: Sawa, Nobuya;Wada, Takehiko;Inoue, Yoshihisa
• 通讯作者: Inoue, Yoshihisa

Active Control by External Factors of DNA Recognition Behavior of α-Peptide Ribonucleic Acids Containing Basic Amino Acid Residues

外部因素对含碱性氨基酸残基α-肽核糖核酸DNA识别行为的主动控制

• 发表时间: 2010
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: T.Wada;N.Sawa;H.Sato;M.Kikkawa;K.Onodera;S.Sakamoto;Y.Inoue
• 通讯作者: Y.Inoue

Molecular imprinting of cyclodextrin to physiologically active oligopeptides in water

• DOI: 10.1080/10610270902980622
• 发表时间: 2010-03
• 期刊: Supramolecular Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Shi-Hui Song;K. Shirasaka;Yasuhito Hirokawa;H. Asanuma;T. Wada;J. Sumaoka;M. Komiyama

High-sensitivity HPLC Quantification of Nonfluorescent but Photolabile Analyte through Photoreversion in Fluorescence Detector

• DOI: 10.1246/cl.2009.726
• 发表时间: 2009-06
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Masaki Nishijima;T. Wada;Koushi Nagamori;Y. Inoue