機能性核酸DNA複合体形成によるシンクロナイゼーション活性化

通过功能性核酸-DNA复合物形成的同步激活

• 批准号: 13022250
• 负责人: 佐々木 茂貴
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13022250/
• 关键词: オリゴヌクレオチド; 遺伝子発現阻害; アンチセンス; アンチジーン; クロスリンク; 2-aminopurine誘導体; 機能性核酸

背景:合成オリゴヌクレオチドは生体内においてmRNAあるいは2本鎖DNAと複合体を形成することによって、特異的に遺伝子発現阻害を行うことが可能であり、アンチセンス、アンチジーン法として新時代の医薬品への発展が期待されている。高い阻害効率を実現するため、これらの複合体の安定化が必要であり、特に、機能性核酸を利用した核酸間を共有結合で固定化するクロスリンク反応の適用が検討されている。我々は、効率的かつ特異的な反応が、目的の標的部位でのみ活性化される分子の開発を目指し、標的核酸との複合体形成→活性化→クロスリンク反応と一連の反応がシンクロナイズして誘起される、新規機能性核酸誘導体の開発を目指している。結果:標的塩基をシチジンとし、高い塩基選択性を実現するため、認識構造と反応部位を同一分子内に持つ機能性核酸2-アミノ-6-ビニルプリン誘導体を設計した。このビニル基を2本鎖DNA内で効率よく発生する安定前駆体としてフェニルスルフォキシド体、ならびにフェニルスルフィド体を用いることによって、「シンクロナイゼーション活性化」機構による機能発現を立案した。フェニルスルフォキシド体を組み込んだオリゴDNAは効率的なクロスリンクを実現した。シンクロナイゼーション活性化概念を最も理想的な形で実現したのはフェニルスルフィド体(X=2-COOH)であった。つまり、この分子は非常に安定でチオールやアミンなどの強い求核剤とは全く反応しないが、相補的DNAとのハイブリダイゼーションによって速やかにクロスリンクを形成した。二本鎖内でシトシンのアミノ基とカルボキシル基によるpush-pull機構による活性化によりビニル基が再生し、引き続きクロスリンク反応が起こったものと考えられる。上記の検討によって、二本鎖内での分子シンクロ活性化の概念を確立した。さらに反応効率の高いダブル活性化構造を開発することもできた。現在これらのin vivoへの利用を計画中である。遺伝子そのものへの特異的反応を実現するため三本鎖形成クロスリンク反応を検討した。三本鎖の遠い側のフリップアウトした塩基に接近させるためエチルおよびブチルスペーサーで糖部に連結した化合物を用いて検討したところ、エチルスペーサー化合物はTA塩基対のアデニンとブチルスペーサー化合物はGC塩基対のシトシンと非常に高い選択性で反応することが明らかになった。

背景：合成寡核苷酸可以通过体内形成mRNA或双链DNA复合物来特异性抑制基因表达，并有望发展为药物的新时代，作为反义和抗基因方法。为了达到高抑制效率，必须稳定这些复合物，尤其是，正在研究核酸之间实用核酸的交联反应。我们旨在开发分子，在该分子中，仅在目标位点激活有效和特定的反应，并开发出新的功能性核酸衍生物，其中一系列反应被同步，包括复合形成→激活→与靶核酸的交联反应。结果：为了使用胞苷作为靶基碱实现高基础选择性，设计了具有识别结构的功能性核酸2-氨基-6-乙烯基嘌呤衍生物，并且设计了同一分子内的反应位点。通过将苯硫硫化物和苯硫化物形成作为稳定的前体，这些前体在双链DNA中有效地产生这些乙烯基，提出了通过“同步激活”机制的功能表达。掺入苯硫化氧化物形式的寡素已经达到了有效的交联。同步激活概念的最理想形式是通过苯基硫化物（X = 2-COOH）实现的。换句话说，该分子非常稳定，并且根本没有与诸如硫醇或胺等强的亲核试剂反应，但是它通过与互补的DNA杂交迅速形成了交联。据信，乙烯基是通过双链中的氨基和胞质羧基的推动力机理再生的，从而导致随后的交联反应。通过上述研究，已经建立了双链内分子同步激活的概念。此外，有可能发展具有高反应效率的双激活结构。目前，他们计划在体内使用这些。为了达到对基因本身的特定反应，研究了三链的交联反应。当使用与糖部分相关的乙基和丁基间隔剂对化合物进行研究以接近三链远端的翻转底座时，据显示，乙基间隔剂化合物与TA碱基对腺嘌呤和丁基间隔剂的反应与GC碱基对的二氨基对GC碱基对具有很高的选择性。

项目成果

Taniguchi, Yushuke, Takahashi, Ryo, Kodama, Keiji, Senko Yusuke, Maeda, Minoru, Sasaki, Shigeki: "Selective formation of non-natural type triplexes containing TA interrupting sites with the TFO incorporating W-shape nucleic acid (WNA) analogs"Nucleic Acid

Taniguchi、Yushuke、Takahashi、Ryo、Kodama、Keiji、Senko Yusuke、Maeda、Minoru、Sasaki、Shigeki：“使用掺有 W 形核酸 (WNA) 类似物的 TFO 选择性形成含有 TA 中断位点的非天然型三链体”

Sasaki, S., Yamauchi, H., Nagatsugi, F., Takahashi, R., Taniguchi, Y., Minoru M.: "W-Shape Nucleic Acid (WNA) for Selective Formation of Non-Natural Anti-Parallel Triplex Including a TA Interrupting Site"Tetrahedron Letters. 42(39). 6915-6918 (2001)

Sasaki, S.、Yamauchi, H.、Nagatsugi, F.、Takahashi, R.、Taniguchi, Y.、Minoru M.：“用于选择性形成非天然反平行三链体的 W 形核酸（WNA），包括

Nagatsugi, Fumi, Tokuda, Natsuko, Maeda, Minoru, Sasaki, Shigeki: "A New Reactive Nucleoside Analog for Highly Reactive and Selective Cross-linking Reaction to Cytidine Under Neutral Conditions"Bioorg & Med. Chem Lett. 11(19). 2577-2579

Nagatsugi、Fumi、Tokuda、Natsuko、Maeda、Minoru、Sasaki、Shigeki：“一种新的反应性核苷类似物，可在中性条件下与胞苷进行高度反应性和选择性交联反应”Bioorg

Sasaki, Shigeki, Yamauchi, Hiroyuki, Nagatsugi, Fumi, Takahashi, Ryo, Taniguchi, Yosuke, Minoru Maeda: "W-Shape Nucleic Acid (WNA) for Selective Formation of Non-Natural Anti-Parallel Triplex Including a TA Interrupting Site"Tetrahedron Letters. 42(39). 6

Sasaki、Shigeki、Yamauchi、Hiroyuki、Nagatsugi、Fumi、Takahashi、Ryo、Taniguchi、Yosuke、Minoru Maeda：“用于选择性形成包括 TA 中断位点的非天然反平行三重体的 W 形核酸（WNA）”四面体

佐々木茂貴, 永次 史: "多比良和誠編集「遺伝子機能破壊実験法」、第1章-8"羊土社. 83-89 (2001)

Shigeki Sasaki、Fumi Eiji：“Kazumasa Tabira (编辑) 基因功能破坏实验方法”，第 1-8 章，Yodosha。