テロメア四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの構造と安定性の研究

以端粒四链体为结构基序的核酸适体结构及稳定性研究

基本信息

批准号：
13780465
负责人：
金折賢二
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

项目摘要

核酸アプタマーとは、特異な高次構造をもつRNAやDNAオリゴマーのことであり、様々な機能を持つことが知られている。この核酸アプタマーの代表的な構造モチーフにテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖構造がある。そのテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖は、グアノシン(G)またはシチジン(C)残基に富んでおり、それぞれ、Gカルテット、i-motifと呼ばれる。本研究の目的は、このGカルテットやi-motifの構造と安定性を評価し、四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの分子設計指針を確立することである。本年度に得られた知見は以下の通りである。テロメアーゼの標的配列であり、核酸アプタマーのリード配列であるd(TTTTGGGG)nを合成・精製し、相補鎖を含めたGカルテットの構造と安定性について核磁気共鳴分光法を用いて研究を進めた。その精密な構造について多次元NMR法を用いて解析した結果、従来のトポロジーとは異なるGカルテット構造が形成することを見出し、テロメアの構造と機能に関する重要な知見が得られた。また、応用研究への展開を考慮して、核酸アプタマーへホスホロチオエート基を導入する研究もおこなった。HIVウィルスの増殖を抑制することが知られているCの連続した配列が形成するi-motif構造へホスホロチオエート基を導入し、その構造と安定性を円二色性分光法によって評価した。ホスホロチオエート基の立体異性によってi-motifの融解温度は変化することを見いだした。核磁気共鳴法で構造解析した結果、i-motifを形成するC残基の糖のコンフォメーションがC3'-endoから変化していることを見出し、Cアプタマーの構造と安定性の相関が得られた。

核酸适体是具有独特高阶结构的RNA和DNA低聚物，已知具有多种功能。该核酸适体的典型结构基序是由端粒DNA低聚物形成的四链体结构。端粒DNA低聚物形成的四链体分别富含鸟嘌呤（G）或胞苷（C）残基，分别称为G四重奏，I-MoTIF。这项研究的目的是评估该G-四分之一和I-MOTIF的结构和稳定性，并为具有四链体作为结构基序的核酸适体的分子设计指南。今年获得的发现如下：D（ttttgggg）N，端粒酶的靶序列和核酸适体的读取序列被合成和纯化，并使用核磁共振镜检查研究了包括互补链在内的G四重奏的结构和稳定性。使用多维NMR方法分析了精确的结构，并发现形成了与常规拓扑不同的G四分之一结构，并获得了有关端粒结构和功能的重要知识。此外，考虑到应用研究的发展，进行了研究以将磷酸盐酸酯基团引入核酸适体中。将磷酸盐剂基团引入了I-MoTIF结构中，该结构由已知抑制HIV病毒生长的连续C序列形成，并通过圆形二色症光谱评估其结构和稳定性。发现I-MoTIF的熔化温度由于磷酸座基团的立体异构化而变化。使用核磁共振的结构分析表明，糖在形成i-motiF的c残基上的构象从c3'-endo发生变化，从而导致C适体的结构与稳定性之间的相关性。