ホスト-ゲストを利用した二重鎖核酸のX線結晶構造解析

使用主客体对双链核酸进行 X 射线晶体结构分析

• 批准号: 21K06511
• 负责人: 青山 浩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06511/
• 关键词: X線結晶構造解析; 人工核酸; 核酸医薬; DNAナノテクノロジー

創薬モダリティの多様化が進む中、核酸医薬は難治性疾患の新たな治療法として現在大きな注目を集めている。中でも、疾患関連タンパク質の遺伝情報を含んだmRNAを標的とするアンチセンス核酸は最も研究開発が進んでいる。アンチセンス核酸がその効果を発揮するために、標的のmRNAに対する二重鎖結合能を高め、酵素分解に対する安定性を改善することが必要であるため、世界中で化学修飾を施した人工核酸が開発されてきた。その中でも、核酸の糖部に架橋構造とグアニジノ基を併せ持つGuNA(Guanidine-bridged nucleic acid)は、グアニジノ基の正電荷により相補鎖RNAおよびDNAに対する高い二重鎖結合能と酵素分解耐性を獲得している。これまでの研究でGuNAのグアニジノ基窒素原子上にメチル基（Me）、エチル基（Et）、イソプロピル基（iPr）、tert-ブチル基（tBu）をそれぞれ導入した一置換型GuNA誘導体（GuNA[R]）では、置換基の嵩高さが増すに従いオリゴ核酸の二重鎖安定性と酵素耐性能が上昇することがわかっている。そこで本年度は、GuNAのグアニジノ基窒素原子に置換基を２つもつ（GuNA[R,R]）のうち、GuNA[Me,Me]とGuNA[Me,tBu]を導入したオリゴ核酸のX線結晶構造解析を行い、置換基の嵩高さと二重鎖結合能の相関を明らかした。その結果、GuNA[Me,tBu]のtert-ブチル基は二重らせん構造の副溝に配置されるとともに、tert-ブチル基に置換したグアニジノ基の窒素原子とチミン塩基の2-カルボニル基炭素原子が水素結合を形成していた。このX線結晶構造は、GuNA[Me,tBu]導入オリゴ核酸がGuNA[Me,Me]導入オリゴ核酸に比してTm値が大幅に上昇する原因であると考えられた。

The diversity of drugs is advancing, and new treatments for refractory diseases in nucleic acid medicine are now focused on In addition, disease-related gene information, including mRNA targets, can be used to further research and development. The development of artificial nucleic acids in the world requires high binding energy and enzyme stability. In addition, the sugar bridging structure of the nucleic acid in the middle and the sugar bridging structure of the nucleic acid in the middle and the sugar bridging structure of the In this study, we introduced a substitution-type inducer of GuNA (GuNA[R]) into the GNA [R] by introducing the Me, Et, iPr, and tert-Bu groups into the GNA [R] atoms. This year, the introduction of GNA [Me,Me] and GNA [Me,tBu] into the X-ray crystal structure analysis of nucleic acids, the correlation between the substitution group and the double-lock binding energy, has been clarified. As a result, GNA [Me,tBu] tert-bond groups are arranged in the secondary groove of the double bond structure, and the tert-bond groups are replaced by carbon atoms of the double bond structure. The X-ray crystallographic structure of this protein increases significantly with the introduction of GNA [Me,tBu] and GNA [Me,Me].