日本発の革新的バイオ医薬開発を目指した細胞内RNA機能の制御機構の解明と創薬応用

阐明细胞内RNA功能的控制机制和药物发现应用，旨在开发源自日本的创新生物医药

• 批准号: 21K18214
• 负责人: 佐藤 慎一
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18214/
• 关键词: 機能性RNA; 核酸; 小分子化合物; ケミカルバイオロジー; ビッグデータ; RNA編集

【研究の目的と実施計画】　本研究では，RNA編集が担う新規タンパク質翻訳制御機構の発見と革新的な核酸医薬設計法の確立を目標に挙げる．目標①：タンパク質翻訳に影響するアデニンからイノシンへのRNA編集（A-to-I RNA編集）により形成されるイノシン含有G-quadruplex構造 (iG4構造)の大規模探索を行う．RNA編集によるmRNA構造制御とそれに伴うタンパク質翻訳制御の機構の解明は，タンパク質翻訳制御機構に新たな学術概念を与える．目標②：DNA origami技術を利用してmRNA上のG4構造を近接させることで超安定高次構造を誘導する標的mRNA選択的な新規遺伝子ノックダウン法を確立し、革新的な核酸医薬創出に繋げる．【実績】研究課題を遂行するための第一歩である目標①を達成するために，網羅解析によるビッグデータの取得を試みた．A-to-I RNA編集により誘導されるiG4構造の中で，タンパク質翻訳に影響するiG4構造を探索するために，採択者自身が開発したRNA G-quadruplex結合小分子化合物RGB-1を利用した．また，細胞内で行われる内在性mRNAのA-to-I RNA編集を増強または抑制するために，A-to-I RNA編集酵素ADARの過剰発現細胞およびノックダウン細胞を利用した． 本年度は、実験条件検討により遅れていた２つの網羅解析（RNA seq.解析・プロテオーム解析）について、ADAR1・ADAR2の過剰発現細胞およびノックダウン細胞にRGB-1を処理した細胞を回収し，細胞抽出液を作製後，iTRAQプロテオーム解析によりタンパク質発現量を比較した． また，同一の細胞抽出液からtotal RNAを調整して，RNA seq.解析を行い，mRNA発現量を比較した．

This study aims to provide a framework for the development of novel RNA encoding and control mechanisms and the establishment of innovative nucleic acid drug design methods. Objective ①: A large-scale exploration of RNA repertoire (A-to-I RNA repertoire) containing G-quadruplex structure (iG4 structure) was carried out.RNA repertoire was developed to study the mechanism of RNA repertoire. Objective: To establish and innovate DNA gene therapy by DNA origami technique for gene expression targeting G4 structure. The first step of the research project is to achieve the goal of obtaining the target gene.A-to-I RNA assembly is to induce the iG4 structure, and to explore the influence of the quality of the iG4 structure. The researchers themselves develop the RNA G-quadruplex binding small molecule compound RGB-1. In addition, A-to-I RNA encoding enzyme ADAR is used to inhibit the expression of endogenous mRNA in cells. This year, the conditions for evaluation were discussed, and the RNA seq. analysis and profile analysis were conducted. The results showed that ADAR1 and ADAR2 cells were recovered after RGB-1 treatment. After cell extract was prepared, iTRAQ profile analysis was conducted. The total RNA of the same cell extract was adjusted, RNA seq. was analyzed, and mRNA expression was compared.

项目成果

生細胞内でRNA機能を操作して生命現象を理解する～核酸の機能的デザイン～

通过操纵活细胞中的RNA功能来理解生物现象〜核酸的功能设计〜

• 发表时间: 2021
• 作者: Kurosawa Sumire;Okamura Hironori;Yoshida Ayako;Tomita Takeo;Sone Yusuke;Hasebe Fumihito;Shinada Tetsuro;Takikawa Hirosato;Kosono Saori;Nishiyama Makoto;瀬上真示・平井智康・中村吉伸・藤井秀司;佐藤慎一
• 通讯作者: 佐藤慎一

RNA高次構造変化に伴う新規核酸医薬技術の開発

与RNA构象变化相关的新型核酸药物技术的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 勝田陽介;嘉村匠人;木田朋輝;北村裕介;佐藤慎一;萩原正規;井原敏博
• 通讯作者: 井原敏博

新規パーキンソン病治療薬開発に向けたStaple核酸による遺伝子発現制御

使用主链核酸调节基因表达以开发新的帕金森病疗法

• 发表时间: 2022
• 作者: 五木結愛;勝田陽介;北村裕介;萩原正規;佐藤慎一;井原敏博
• 通讯作者: 井原敏博

Glucose as a Protein-Condensing Cellular Solute

葡萄糖作为蛋白质浓缩细胞溶质

• DOI: 10.1021/acschembio.1c00849
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACS Chem. Biol.
• 影响因子: 4
• 作者: Noda;N.;Jung;Y.;Ado;G.;Mizuhata;Y.;Higuchi;M.;Ogawa;T.;Ishidate;F.;Sato;S.;Kurata;H.;Tokitoh;N.;Uesugi;M.
• 通讯作者: M.

RNA hacking技術に基づいた人工核酸型Staple核酸によるin vivo遺伝子発現抑制

基于RNA hacking技术的人工核酸型Staple核酸的体内基因表达抑制

• 发表时间: 2023
• 作者: 木田 朋輝;勝田 陽介;嘉村 匠人;北村 裕介;萩原 正規;佐藤 慎一;井原 敏博
• 通讯作者: 井原 敏博