グアニン四重鎖と結合する新規タンパク質の同定を目的としたリガンドの創製研究

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グアニン豊富な一本鎖領域において、グアニン四重鎖 (G4) と呼ばれる特殊な高次構造が形成される。G4は生体内において三種の基本トポロジーを形成可能であり、近年では各々の構造が対応するタンパク質と結合することで生命現象の制御を引き起こすことが推測されている。しかし、現在報告されているG4形成可能配列はゲノム上に70万カ所存在することが報告されているが、G4結合タンパク質は30種類程しか報告されていない。そのため、詳細なG4由来の生命現象を解析するためには、当該G4の各トポロジーに結合するタンパク質の同定が必要である。そこで申請者は、各トポロジーを選択的に誘起しタンパク質を回収可能な官能基を有するG4リガンドの創製を行い、そのリガンドを用いて各トポロジーを認識して結合する新規タンパク質の同定を目的とした。2020年度において、カリウム存在下のテロメア配列を三種のトポロジーの一つであるアンチパラレル型選択的に誘起する鎖状型化合物の創製に成功した。これにより基盤となるG4リガンド類の創製が終了したため、2021年度においてリガンドの添加により安定化されたG4がG4結合タンパク質と相互作用するかを確認した。その結果、ゲル電気泳動により、G4-リガンド複合体に対してS1ヌクレアーゼが相互作用することを見出した。さらに、一般的にリガンド条件下のG4に対する結合タンパク質の酵素活性は低下することが知られているが、今回、リガンドの存在下においてS1ヌクレアーゼの酵素活性が促進されることを発見した。これらの成果は2021年に Chemical Communications に掲載された。今後は、これまでに見出したG4リガンド類およびG4結合タンパク質のトポロジーに対する知見を基に、当初の計画に基づいた各トポロジーを認識して結合する新規タンパク質の同定を行う。