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医学部 医学科 機能制御学講座生命分子科学分野 |
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准教授 |
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関連SDGs |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Effects of Fluorine Substitution on the Human Telomeric RNA G-Quadruplex Structure 査読あり
Saneyoshi H., Ishizuka T., Wang S., Iwakiri R., Xu Y.
Chemistry A European Journal 31 ( 39 ) e202501508 2025年7月
担当区分：筆頭著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Chemistry A European Journal
DNA G-quadruplex structures can adopt different topologies, whereas RNA G4 predominantly forms parallel-type structures. While previous studies have reported the stabilization of DNA G-quadruplex topologies using syn-favored nucleosides, stabilization of parallel-type RNA G-quadruplexes through chemical modification remains unachieved. Here, we demonstrate that substitution with 2′-deoxy-2′-fluoroarabinoguanosine (2′F-araG) at specific positions in the human telomeric RNA sequence stabilizes the parallel-type G-quadruplex structure. This stabilization arises from electrostatic interactions via pseudo hydrogen bonds, induced by the 2′F-araG modification.
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Wang S., Saneyoshi H., Xu P., Oguri N., Yamashita A., Xu Y.
Nucleic Acids Research 53 ( 12 ) 2025年7月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Nucleic Acids Research
Effectively controlling the structures of DNA and RNA is crucial for their functional utilization in material development, biological regulation, and medical applications. Here, we present a gain-of-function strategy for controlling DNA and RNA structures using an inverse electron-demand Diels-Alder (IEDDA) based click-to-release reaction. By incorporating click reaction-cleavable caged moiety into oligonucleotides, we disrupt activated base pairs, allowing controlled release of biofunctional higher-order nucleic acid structures. This click-to-release caged DNA was employed to control DNA duplex formation. Next, we demonstrated the utility of "click-to-release"strategy for regulated release of Z-DNA or Z-RNA and bind associated proteins. In addition, the approach was used to manipulated G-quadruplex formation in vitro and in vivo, enabling visual detection of G-quadruplex using BVE-caged DNA with fluorescent dye. Furthermore, we demonstrated the utility of click-to-release caged DNA for Quantum Dots (QDs) functionalization, enabling precise molecular imaging for cancer diagnosis. Finally, we developed a click-to-release controllable nucleic acid aptamer for precise blood clotting regulation and anticoagulation therapy. This strategy provides moderate kinetics, excellent orthogonality, and biocompatibility. It establishes a new pathway towards control of nucleic acid structures and functions, which has promising applications in various biological procedures and nucleic acid medicines.
DOI： 10.1093/nar/gkaf571
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Wang S., Song Y., He Z., Saneyoshi H., Iwakiri R., Xu P., Zhao C., Qu X., Xu Y.
Chemical Communications 59 ( 85 ) 12703 - 12706 2023年10月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Chemical Communications
The infectious disease coronavirus 2019 (SARS-CoV-2) is caused by a virus that has RNA as its genetic material. To understand the detailed structural features of SARS-COV-2 RNA, we probed the RNA structure by NMR. Two RNA sequences form a duplex and self-associate to form a dimeric G-quadruplex. The FrG nucleoside was employed as a 19F sensor to confirm the RNA structure in cells by 19F NMR. A FRET assay further demonstrated that the dimeric G-quadruplex resulted in RNA dimerization in cells. These results provide the basis for the elucidation of SARS-COV-2 RNA function, which provides new insights into developing novel antiviral drugs against SARS-COV-2.
DOI： 10.1039/d3cc03192f
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Diallo MA, Pirotte S, Hu Y, Morvan L, Rakus K, Suárez NM, PoTsang L, Saneyoshi H, Xu Y, Davison AJ, Tompa P, Sussman JL, Vanderplasschen A
Nucleic acids research 51 ( 2 ) 806 - 830 2022年9月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Nucleic Acids Research
Zalpha (Zα) domains bind to left-handed Z-DNA and Z-RNA. The Zα domain protein family includes cellular (ADAR1, ZBP1 and PKZ) and viral (vaccinia virus E3 and cyprinid herpesvirus 3 (CyHV-3) ORF112) proteins. We studied CyHV-3 ORF112, which contains an intrinsically disordered region and a Zα domain. Genome editing of CyHV-3 indicated that the expression of only the Zα domain of ORF112 was sufficient for normal viral replication in cell culture and virulence in carp. In contrast, its deletion was lethal for the virus. These observations revealed the potential of the CyHV-3 model as a unique platform to compare the exchangeability of Zα domains expressed alone in living cells. Attempts to rescue the ORF112 deletion by a broad spectrum of cellular, viral, and artificial Zα domains showed that only those expressing Z-binding activity, the capacity to induce liquid-liquid phase separation (LLPS), and A-to-Z conversion, could rescue viral replication. For the first time, this study reports the ability of some Zα domains to induce LLPS and supports the biological relevance of dsRNA A-to-Z conversion mediated by Zα domains. This study expands the functional diversity of Zα domains and stimulates new hypotheses concerning the mechanisms of action of proteins containing Zα domains.
DOI： 10.1093/nar/gkac761
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A Bioreductive Protecting Group for RNA Synthesis. 査読あり 国際誌
Saneyoshi H, Nakamura K, Terasawa K, Ono A
Current protocols 1 ( 9 ) e240 2021年9月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
This protocol describes a method for the preparation of ribonucleoside phosphoramidite bearing a bioreductive protecting group on the 2'-OH group and its application in the synthesis of bioreduction-responsive oligonucleotides. The protecting group used in this method consists of the modified 4-nitrobenzyl skeleton, which has gem-dimethyl groups at benzylic positions to enable deprotection under physiological conditions. Applying the synthesized ribonucleoside phosphoramidite to solid-phase synthesis of oligonucleotides, a 2'-O-protected oligonucleotide was obtained without any undesirable cleavages under standard oligonucleotide synthesis conditions. The 2'-O-protected oligonucleotide was then treated with a combination of nitroreductase (Escherichia coli) and NADH as a bioreduction system for cleavage of the 2'-O-protecting group. After reduction of the nitro group, the protecting group was deprotected in a time-dependent manner. Thus, this protection technology is a potential new tool for production of reduction-responsive RNA-based materials that can be used in life and medical sciences. © 2021 Wiley Periodicals LLC. Basic Protocol 1: Synthesis of ribonucleoside phosphoramidite bearing a bioreductive protecting group Basic Protocol 2: Synthesis of 2'-O-protected oligonucleotides and their deprotection properties under bioreduction.
DOI： 10.1002/cpz1.240
MISC 【 表示 ／ 非表示 】
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新しい抗ウイルス薬の設計を目指して 非酵素的なヌクレオシド5′-モノリン酸への変換
實吉 尚郎
化学 75 ( 12 ) 63 2020年12月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）
科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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細胞内で機能する15N標識RNAグアニン四重鎖プローブの開発とIn-cell 15N-NMRへの応用
研究課題/領域番号：25K08823 2025年04月 - 2028年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者
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がん細胞選択的な細胞死を誘導する合成核酸の開発
研究課題/領域番号：22K05319 2022年04月 - 2026年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 基盤研究(C)
實吉 尚郎
担当区分：研究代表者
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DNA二重鎖中で無限に金属イオンが連続する超分子錯体：精密合成・結晶構造・物性
研究課題/領域番号：17H03033 2017年04月 - 2021年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
小野 晶, 近藤 次郎, 實吉 尚郎, 山田 亮, 田中 好幸, 鳥越 秀峰
担当区分：研究代表者
2018年度の研究目標は、DNA二重鎖中で無限に金属イオンが連続する超分子錯体（金属-DNAワイヤー）を合成し、その構造と物性を研究することであった。また、新規金属含有塩基対を見出す実験を実施した。昨年度、DNA二重鎖中で無限にAg(I)イオンが連続するAg(I)－DNAワイヤーの結晶構造を報告したが（Nature Chemistry, 2017, 9, 956-960が、2018年度は同様のAg(I)－DNAワイヤーを与える新規オリゴヌクレオチド、5’-d(CGCGCBCBCGCG)-3’、を見出した。即ち、このオリゴヌクレオチドとAg(I)イオンの溶液からAg(I)－DNAワイヤーの結晶を得た。新規Ag(I)－DNAワイヤーの構造は、既存のAg(I)－DNAワイヤーの構造に類似していた。5’-d(CGCGCBCBCGCG)-3’とAg(I)イオンから、溶液中でAg(I)－DNAワイヤー構造が形成されることを支持する実験結果を得た。
10塩基～20塩基鎖長のオリゴヌクレオチドから金属含有DNA二重鎖を形成し、さらに連結して、長鎖の金属含有DNA二重鎖を合成する手法を確立した。上記の5’-d(CGCGCBCBCGCG)-3’とAg(I)イオンから形成されるAg(I)－DNAワイヤー構造を連結することで、溶液中で形成された長鎖のAg(I)－DNAワイヤーをAFM等の技術で検出する研究に目途が付いた。
金属-DNAワイヤーの物性研究の端緒として、金属含有塩基対、thymine-Hg(II)-thymine、を有する短鎖DNA二重鎖の単分子導電性を解析したところ、T-Tミスペアを有する二重鎖にHg(II)イオンを添加することで導電性が向上することが確認された。
チミン塩基3位にジアミン側鎖を結合したDNA二重鎖を合成し、ジアミン側鎖を利用して金属イオンを結合する手法を開発した。 -
細胞膜透過能を有する合成核酸の開発
研究課題/領域番号：17K01966 2017年04月 - 2020年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
實吉 尚郎
担当区分：研究代表者
本研究は、細胞膜透過能を有する合成核酸の開発を目指すものである。すなわち、核酸分子自体に細胞膜透過性を有機化学的に付与し、細胞内導入を劇的に簡便にする。細胞膜透過後、適切なトリガー（細胞内環境）によって保護基が除去され活性を示す合成核酸の創製を目指している。本年度は、昨年度に見出した保護基をモデル核酸医薬のプロドラッグ化へ応用した。得られたモデル分子の細胞内部での機能を検討した。細胞内への導入は、合成核酸を細胞へ直接添加する方法と導入剤（トランスフェクション試薬）を用いる一般的な方法を用いた。遺伝子の発現抑制を指標に、細胞内でどの程度機能しているかを評価した。導入剤を用いた場合、プロドラッグ型核酸は、親化合物（保護基が脱保護されている）と比較して高い活性が観測された。保護基の導入により細胞内での安定性が向上したためと推測している。直接添加の場合では、導入剤を使用した場合と比較してやや活性が低下した。親化合物と比較すると、より高い活性が観測された。これらの結果より、保護基を結合した効果を確認することができた。今後は、インキュベート時間、保護基の導入数や導入位置を最適化し、直接添加で機能する合成核酸を目指していきたい。
寄附金・講座・研究部門 【 表示 ／ 非表示 】
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生命分子科学分野研究奨学金(武田科学･2023年度がん領域(基礎))
寄附者名称：公益財団法人武田科学振興財団 2023年08月