Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

核酸 / 分子認識 / ランタノイド錯体 / 遺伝子診断・解析 / 蛍光識別 / エネルギー移動発光 / 希土類錯体 / 構造解析 / 水素結合 / 遺伝子診断

水素結合性核酸塩基認識試薬であるAMNDの機能化を試みるため、ランタノイド形成部位であるDOTAをコンジュゲートした新規化合物AMND-DOTAの合成を試みた。その結果、(1)AMNDがエネルギー移動発光用のアンテナ蛍光団として利用可能、(2)ピリミジン塩基選択性を示すAMNDの核酸塩基選択性が保持されたまま、DOTA骨格の導入が可能、(3)DOTA骨格へTbイオンを配位させることでピリミジン塩基選択性が消失する、ことを明らかとした。また、AMND-DOTAとAMND-DOTA(Tb)の混合溶液を利用することで、核酸塩基配列中の一塩基変異を水色から緑色への蛍光変色応答により識別可能であることを見出した。

遺伝子 / 遺伝子運搬 / 人工グリコウイルス / 糖クラスター / ガラクトース / 細胞認識 / プロテオグリカン / 細胞接着 / 人工ウイルス / 肝細胞 / エンドサイトーシス / 量子ドット / コンドロイチン硫酸 / 遺伝子診断 / ナノパーティクル / 水素結合 / 核酸 / 遺伝子導入 / 細胞 / トランスフェクション / 薬物運搬 / ルシフェラーゼ / 受容体

大環状(カリックスレゾルカレン)骨格に8個の糖鎖を配置したクラスター化合物をホスト(補足剤)/キャリア(運搬剤)とするデリバリーシステムを構築し、細胞認識の仕組みを明らかにした。主な成果は以下のとおりである。
(1)糖クラスターは会合数6程度のミセル様会合体を形成し、これはリン酸イオンにより凝集する。その駆動力は脱水和に基づくエントロピー獲得である。
(2)糖クラスターは核酸(プラスミドDNA)とも強く結合し、サイズが規制(約50nm)された人工"グリコウイルス"を与え、各種細胞にエンドサイトーシスにより取り込まれ(トランスフェクション)、プラスミドにコードされたタンパク質を発現する。
(3)エンドサイトーシスはサイズ依存的であり、最適サイズは約50nmである。末端糖鎖がガラクトースの場合、人工ウイルスはさらに会合し、トランスフェクション活性は低下する。一方、ガラクトースウイルスは肝細胞に対して受容体を介する経路で特異的に取り込まれる。このように、肝細胞に対して特異性を有するが、全体の活性(トランスフェクション効率)は低い。
(4)ガラクトースを部分的に有する人工ウイルスは会合を起こさず、肝細胞に対する高い選択性を保持しており、in vitroのみならずin vivo(マウス)においても高い肝臓指向性を有する。
(5)このように、糖鎖の数を考慮した単量体ガラクトースウイルスを用いることにより、高度の肝細胞指向性遺伝子運搬システムの構築に成功した。
(6)一方、細胞外マトリックス成分であるプロテオグリカンの機能に着目し、コンドロイチン硫酸を複数個置換した大環状プロテオグリカン類似体を合成し、これが糖クラスターのタンパク安定化効果により著しい細胞接着阻害効果を有することを明らかにした。

【研究分担者】
山東信介	京都大学	工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
秋吉一成	東京医科歯科大学	生体材料工学研究所	教授	(Kakenデータベース)