遺伝子発現の時空間制御を志向した光応答性人工核酸の創製研究

旨在时空控制基因表达的光响应人工核酸的创建研究

• 批准号: 10J03275
• 负责人: 森廣 邦彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J03275/
• 关键词: 核酸化学; 人工核酸; 外部刺激; スイッチ; オリゴヌクレオチド; 光応答性; BNA; 遺伝子発現制御

採用最終年度の平成24年度は、これまでに引き続き核酸糖部と塩基部の化学修飾による核酸のスイッチ化を中心に研究を進めた。まずセレン原子の酸化還元特性に着目し、セレノメチレン架橋型人工核酸(SeLNA)の合成と機能性評価を行った。SeLNAは酸化剤(過酸化水素、mCPBA等)によってセレノキシド型(SeOLNA)に効率よく変換され、続く還元剤(DTT、グルタチオン等)処理によって再びSeLNAへと戻すことが可能であった。この構造変換は繰り返し可能であり、SeLNAが優れた酸化還元応答性を有していることが明らかとなった。続いて2つの人工核酸の二重鎖形成能を融解温度(Tm値)測定によって評価した結果、SeLNAはSeOLNAを大きく上回るTm値を示し、核酸スイッチとしての可能性が見出された。最後にこの二重鎖形成能の差を利用し、周囲の酸化還元環境の変化を蛍光強度の変化によってセンシング可能なモレキュラービーコン型核酸スイッチの開発に成功した。核酸塩基部のスイッチ化については、昨年度開発に成功した2-メルカプトベンズイミダゾール誘導体のさらなる機能性評価を行った。まず光刺激による鎖交換反応を蛍光基と消光基を利用したFRETによって評価した結果、効率よく二重鎖の組み替えが進行していることが明らかとなった。またこの機能性の発揮は配列や標的(DNAもしくはRNA)に依存しないことも確認した。さらに現在は光鎖交換反応が細胞内においても進行し得ることを確かめるため、アポトーシス関連タンパク質であるBadとBc1-xLのrnRNAを標的としたin vitro試験を検討中である。その際には架橋型人工核酸2',4'-BNA修飾やリン酸ジエステル部のホスホロチオエート化を組み合わせ、標的mRNAとの結合親和性や核酸分解酵素に対する耐性能を高める工夫を施している。

Using final annual の 24 annual は, pp.47-53 こ れ ま で に lead き 続 き ribose department と salt base の chemically modified に よ る nucleic acid の ス イ ッ チ を center を に research into め た. ま ず セ レ ン atomic の acidification still yuan characteristics に し, セ レ ノ メ チ レ ン bridge type artificial nucleic acid (SeLNA) の synthetic と functional evaluation 価 を line っ た. SeLNA は acidification tonic (acidification of water element and mCPBA) に よ っ て セ レ ノ キ シ ド type (SeOLNA) に sharper rate よ く variations in さ れ, 続 く yuan also tonic (DTT, グ ル タ チ オ ン etc) 処 Richard に よ っ て again び SeLNA へ と 戻 す こ と が may で あ っ た. こ の structural variations in は Qiao り may return し で あ り, SeLNA が optimal れ た acidification and yuan 応 answer sex を have し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. 続 い て 2 つ の artificial nucleic acid の double lock can form を melting temperature (Tm) numerical measure に よ っ て review 価 し た results, SeLNA は SeOLNA を big き く る last time on Tm numerical を し, nucleic acid ス イ ッ チ と し て の が likely see a さ れ た. Finally に こ の double lock can form poor の を using し, zhou 囲 の acidification is の yuan environment - the を 蛍 light intensity の variations change に よ っ て セ ン シ ン グ may な モ レ キ ュ ラ ー ビ ー コ ン type of nucleic acid ス イ ッ チ の open 発 に successful し た. Nucleic acid salt base の ス イ ッ チ change に つ い て は, yesterday's annual 発 に successful し た 2 - メ ル カ プ ト ベ ン ズ イ ミ ダ ゾ ー ル inductor の さ ら な る functional evaluation 価 を line っ た. ま ず light stimulate に よ る lock exchange the 応 を 蛍 base と light extinction base を using し た FRET に よ っ て review 価 し た results, the working rate よ く double lock み の group for え が for し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. Youdaoplaceholder0 た <s:1> functional <s:1> defunct <s:1> coordinate や targets (DNA く く <s:1> RNA)に dependent <s:1> な と と と と confirm た. さ ら に は light lock exchange now against 応 が intracellular に お い て も for し have る こ と を か indeed め る た め, ア ポ ト ー シ ス masato even タ ン パ ク qualitative で あ る Bad と Bc1 - xL の rnRNA を mark と し た in vitro test を 検 beg in で あ る. そ の interstate に は bridge type artificial nucleic acid 2 ', 4 '- BNA modified や リ ン acid ジ エ ス テ ル department の ホ ス ホ ロ チ オ エ ー ト change を group み close わ せ, target mRNA と の combined with affinity や nucleic acid decomposition enzyme に す seaborne る patience can を high め る time を shi し て い る.

项目成果

Development of Benzylidene Acetal Type Bridged Nucleic Acids toward the Spatiotemporal Control of Gene Expression

亚苄基缩醛型桥接核酸的开发以实现基因表达的时空控制

• 发表时间: 2010
• 作者: 森廣邦彦;兒玉哲也;小比賀聡
• 通讯作者: 小比賀聡

Selenomethylene Locked Nucleic Acid Enables Reversible Hybridization in Response to Redox Changes

硒亚甲基锁定核酸可实现可逆杂交以响应氧化还原变化

• DOI: 10.1002/anie.201300555
• 发表时间: 2013
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Dwyer SA;Chow WS;Yamori W. Evans JR;Kaines S;Badger MR & von Caemmerer S;Kunihiko Morihiro
• 通讯作者: Kunihiko Morihiro

Synthesis and Properties of Exteinal Stimulus-Responsive Nucleic Acids Bearing Labile Bridged Structures

具有不稳定桥结构的外部刺激响应核酸的合成和性质

• 发表时间: 2010
• 作者: 森廣邦彦;兒玉哲也;小比賀聡
• 通讯作者: 小比賀聡

Synthesis of Selenomethylene-locked Nucleic Acid (SeLNA)-modified Oligonucleotides by Polymerases

聚合酶合成硒亚甲基锁核酸 (SeLNA) 修饰的寡核苷酸

• DOI: 10.1039/c2cc36464f
• 发表时间: 2012
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Yamori W.;Masumoto C.;Fukayama H.;Makino A.;Megan Wheeler
• 通讯作者: Megan Wheeler

光刺激により認識塩基が塩化するシン配向型非天然核酸塩基の開発

开发薄取向的非天然核碱基，其识别碱基通过光刺激进行氯化

• 发表时间: 2012
• 作者: 森廣邦彦;兒玉哲也;小比賀聡
• 通讯作者: 小比賀聡