小分子による核酸構造の制御

ĈÉûRadŋǠœǘSÎĝ
øǫøýůŏƈýƁƋĪ ©Ǎ æė
ǿǽTC^R
ƇHJT0ǜ´ûSŅºN5dŋǠOĈAQłŖÖàŨSŽ¬»ŰRƭãhĮJ0ũR S•z”€óðąRI?ƜàDdłŖÖàŨh0ƬÉHJSīNǁƿDd@OhŻŹO
BMǿǾļĎÏRƁƋhǨúBH1ŋǠTȂLSœĨĨÉǻŋǠóðǼj‚†ž0sj†
ž0xƒxž0•ž:bQd«ǡǦSǹÉûN0Ǘċsj†žTxƒxžO0j‚†ž
T•žO’jǻóðąǼhƚ]1@S«LSóðąT Sœǘhŀb:RBHƒ|
žOr™€rRJQiN0ƒ|ž/r™€róðąOäUed1@e±öSȅƊǶSƚ\
àgE0¼8U0sj†žOsj†ž`xƒxžO•žS’jQPT•z”€óðą
OäUed1•z”€óðąT0Ņņ ;ĮLƒ|ž/r™€róðąRŜYMþĀ
ģ;¹>0FSƜʼn0•z”€óðąǝÉNTŋǠœǘSĸb=;ŮCd1ĩ2T@S
ĸb=;ŮCHœǘhũŲŹRþĀÖAEd@ORac0•z”€óðąǝÉhǹƔđ
RLJnjÈņdSNTQ6:OƧ80Ŕ2Q™pž„hàĨ0DŽ½BM<H1FSĨʼnOB
M0
§űRÃǸ?M«ŅǦ ©S /0
/0
/ •z”€LJnjÉûSǨŷRĨÔBH 1
@eb•z”€ƜàÉûǻ%,'-$%( %(#%#( Ǽ
ǻ%#.+!ǼT0œ—jhŕ
ŹOBHĭŶÐ 0ƒ™›€ƒ™ ƒŴSƣcǕBǜ´ûǞËRƜàDdœ É
û 0 S«ǡǦĖĨhƬíRĹd3 SÉûƕ40DzľŹǜ´ûõŲŎÈxz
–SœƑ 0AbRT hŕŹODdŮŬŞģÉû QP0tˆ–vkmžzSČĐ
6ÉǢNSÍŰOġŰ;ÞƪN5c0FSŷƼTÅ>ľB6ŋǠœǘLJnjS›krzš
OBMSýƳŹQkž‹rƒOO_R0ľHQðźĬƳSÒÈRLQ;dÞƪģhƉ^
M6d1ŅNJţNTłŖÖýŹQÁDZ:bĩ2;@eb ÉûƥSǨŷRHPcL6H
ƛơO0 Sǜ´ûƈýǵïNSÍŰ0ġŰRL6Mƙ®Dd1
1)
2)
O
N
N
N
N
N
H
H
N
5)
O
O
N
N
N
N
N
H
H
N
N
N
NH
O
H
N
N
H
N
N
H
N
N
N
H
H
N
N
H
H
N
O
N
N
N
H
H
N
NH
N
N
O
6)
N
H
H
N
O
N
O
4)
O
N
NH
O
N (CH2)5 N
O
3)
O
N
N
N
N
N
N
N
N
H
H
N
O
O
O
N
H
H
N
O
N (CH2)n N
O
O
NH
O
O
N
O
O
N
N
N
N
O
Figure 1. Mismatch Binding Lignds (MBLs) 1) naphthyridine dimer (ND), 2) naphthyridine-azaquinolone
(NA), 3) aminonaphthyridine dimer, 4) naphthyridine carbamate dimer (NCD), 5) naphthyridine tetramer
(NT), and 6) dimers of NCD (NCTn, n = 5, 6, 7, 8)
ĩ2;ǨŷBH T0FeGe•z”€óðąhĖĨDd«LSóðOŽƷŹQŝƖ
ƜàDZhĮL«LS‘œŭhĮLǻ%#.+!
Ǽ
1…Ž™yž~k” Tsj†žOŽƷ
ŹQ /j•ˆ//…Ž™yžŭhȀLĮJ0/ •z”€hàƿȄŅSŝƖƜàRa
cnjÌB0ĺ·ŹQóðąhĖĨBMƜàDd1/ •z”€RƜàDd…Ž™yž/
jwqˆœžT0…Ž™yž~k” S¡ňS…Ž™yžŭhj‚†žOŽƷŹQŝ
ƖƜàDZhĮL /jwqˆœžŭNƤķBHÖàŨN5d1j•ˆ…Ž™yž~k” hœĨDd /j•ˆ//…Ž™yžŭTxƒxžOTŽƷŹQŝƖƜàDZhĮHQ6
;0* SŝŢş©NTœƒž¯ÕhÜ?0xƒxžOŽƷŹQŝƖƜà;ÞƪRQd1
@ebÉûT•z”€óðąR0ŝƖƜàOO_RǮĴóðąRadz}€qžsŽ¬
»ŰOǰǯŽ¬»ŰRacƜàDd1ĩ2;ǁƿBHÅMS T0óðģSj•ˆð;
* SƠƴş©Nœƒž¯ÕhÜ?0řǯƯhĮKHÉûOŋǠS™žǠj†nžOS
ǩRǰǯēÓ;ŮCda7RĊùAeM6d1
1)
O
H
N
N
H
N
H
N
N
N
N
H
2)
3)
N
O
H
O
N
N
N
N
4)
N
N
H
H
N
N
H
N
+
N
N
H
H
N
O
N
O
N
N
N
N
N
H
H
N
N
H
H
O
Figure 20.753/8+*256)1-:9#%%;9
$%%<9
"%
$%("#%%=9#%&',;4
$%(
#%!&
Ȁǽœ—j™ ƒSLJnj ŒƒŊƮºSńƍRüíDdœ—j™ ƒǞË ( T0ƘƩÉƶRµ6FSǧ
A;ƀ>Qc05dǪ¿h£êdOƘƩSĆå;L<dŮºŁƿOBMŖƪBM6d1¤
śģhƄDpžƘƩNTǟƖœ—˜ {;ŞģÖAe0ƀ>QKHœ—j™ ƒ;
ƶǧAe0œ—jSǧAhƟĮBM6d1œ—j™ ƒǞËT éǡǦœǘhĖ
ĨDd@O;ſbeM9c0÷>SƁƋƨT@SéǡǦœǘhþĀÖDdÉûSÒƸRÛ
cƚiN6d1ĩ2T éǡǦœǘ;«LS‘jžî«ŗœǘ:bĖĨAed@O0‘
jžî«ŗœǘ;÷ļS •z”€:bœĨAed@ORžĦhĜM0
•z”€
LJnjÉûǻǼ`FS«ǣº;œ—j™ ƒS‘jžî«ŗœǘRĕ>Ɯà
DdªhĶō0FehāǃBM6dǻ%#.+!Ǽ
1 Rad‘jžî«ŗœǘĖĨRac0
“™—˜ {S¶ǧÚġ;‘jžĖĨ¸ƤR96MũŲŹRǬĂAedª;ŀb:
OQc0
œ—˜ {Radœ—j¶ǧhǬĂDdƱÐOBMSÍŰ;ŃĚAeM6d1
ȁǽƒ™‡r›n„™ ƒSLJnj ¢óðh¡ƚOBHƣcǕBǞË0¼8U( `( Tƒ™‡r›n„™ ƒO
5'
primer
ATT(GGGATT)4
3'
5'
�����������������
Taq
template
NT
primer
5'
G
NT-bound hairpin
G
5'
3'
2nd
3rd
G
G
G
G
G
G
G
G
G
�����
A T T GGG A T TGGG A T TGGG A T T GGG A T T
1st
G
4th
T
G
C
A
ND
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
���������
GGG
GGG
GGG
GGG
GGG
GGG
GGG
Figure 3. ������������������������������
GGG
NT
G
äUe0‰žžƒžŴ`ƫĔģȈŵ¾ƥR°ƵAedƆƛģǜ´ûųĤǻƒ™‡r›n
„™ ƒŴǼSØëǜ´ûN5d1@ebƒ™‡r›n„™ ƒŴSũĞT0
ƹƸRµ6ôšDd™ ƒSƣcǕBļ ( ;ųĤSŷŵ0ŷŵĎǺ0ǡƒģRżĴĘdz
Dd@OR5d1ƣcǕBļ ( ;ôšDdŖœOBM0™ ƒǞËNS‘jžî«ŗ
œǘSĖĨRad àĨǟƖSƹƸ¡ŁÀŘ;ǡƺQƺëOBMĵĀAeM6H1ĩ2
T•z”€óðąLJnjÉû;( `( ™ ƒS‘jžî«ŗœǘRũŲŹR
ƜàDd@OhŷƼBH 1‰žžƒžŴSØëǜ´ûN5d( ™ ƒ;ĖĨD
d‘jžî«ŗœǘRT0 óðąNİ[eH •z”€:bQd¢Lƚ\ǞË
;ǙƞDd1ĩ2;ÃRÒƸBH •z”€LJnjÉû3…Ž™yž/jwq
ˆœžǻǼ
4;0@S RŐ^MĕÓR0¦LũŲŹRƜàBH1ȀÉûS ;
R×áŹRƜàBHƹàºSœǘT0ǹÉƽƪ«ŗ z’rƒšSƽŇ:b0
SjwqˆœžT •z”€Sj‚†žOŝƖƜàąhĖĨB0
…Ž™yžT óðąSsj†žOŝƖƜàBM6d@O0
ŝƖƜàSŽī;6Q>QKHxƒxž;
«ǡǦöXŽ™€jlƒBM6d@Ohŀ:bRBH1@S œǘ:b0•z”€
óðąLJnjÉûSǁƿŒĢ;ÉÄýŹR_ĻĮAeH1Ő^MƄçRĄiI@Sƹຜ
ǘhÙƧRBM0ƫĔģȈŵ¾ƥSØëǜ´ûN5d( ™ ƒS‘jžî«ŗœ
ǘRƜàDdÉû3…Ž™yžo Š— ƒ~k” ǻǼ
4SÒƸR_ĨÔBM6d
1AbR@SƁƋTÅ>ϼSQ6ŖƪÉû3 SÉûƕ4ÒƸS›krzš RL
Q;KH1
ȂǽľŒĢ3 SÉûƕ4
T¬6RŽƷŹQǞËN5eUƬŷŹR«ŅǦhĖĨB0ŽƷŹNť6òàRT«Ņ
ǦĖĨTưB>¤ÍOQd1@S «ŅǦĖĨSǞËũŲģT0ƃāQǜ´ĥñ´ǛR
ĠǴSŖƪN5dOáŁR0 hðźODd…ˆŸŠknrˆœy SŌďhQDØ
ŬN_5d1@SċnjO_ƾ8d «ŅǦĖĨSǞËƺ²h0ľŒĢ3 SÉûƕ4;
����������������
n
����
������
���
���
2NA-CAG/CAG�����MR��
�CAG)n 6 ~ 39
�6 ~ 121
�������
(CGG)n 5 ~ 40
�� ~ 200
�������
�CTG)n 5 ~ 37
�� ~ 3000 �����������
�CAG)n�������������
3'
5'
GAC
C
A
G
C
A
G
G
A
C
G
A
C
ACG
5'
5'
3'
CTGCTGCTGC 3'
N
C
A
G
N
N
G
A
C
N
5'
C
3'
3'
�
�
�
������
N N
G
A
A
G
N N
3'
C
5'
�
��
������
5'
Figure 4. (CAG)n ��������������������������������
ƻBH1ĩ2T«ÉûS O Sƹຜǘ:b0•z”€LJnjÉûTƬŷŹR
«ŅǦhĖĨBQ6 hǏcàgEd@O;ÈņdO67žĦhĜM0FehāǃBH
1ÃS ` ƹàºNT0Ž™€jlƒBHxƒxžhÌSóð
RƤ<ķ8ÞƪN5d@O;ƄçAeH1āǭ0 T0Ž™€jlƒBH«LSxƒ
xžh•žNƤ<ķ8H ǞËRƜàBH1@S ¢Lƚ\ǞËNT0•z
”€óðą;¢LǙƞBM6dH^R«ǡǦĖĨTŧÓýŹRŐ^M¤ÍOQd1ƀ6
R ǞËhƚ\ǔ]O0 T_T`«ǡǦĖĨBQ>Qd;0 T@S«Ņ
S hǏcàgEd@O;ÈņH1
Rad«ŅǦĖĨ_¡ŅǦ:b«ŅǦXS¡Ŀâ
ÎĝN5KH;0ŧÉƽģÉûƕRadĺ«ĿâÎĝOFehÍŰBHǤ…ˆƓûS³à
Îĝ 0AbRTÄġƎģÉûƕRad ¡ŅǦ:b«ŅǦXSÿÅ«ĿâÎĝhǛĨ
BM6d 1@SƁƋĨʼnT «ŅǦĖĨhðźODdÅMSªǎSÞǖÎĝhØŬŹ
RÞƪRBM9c0­ěS…ˆŸŠknrˆœy XSĉǨ;÷6RŃĚAed1
O
N
N
N
H
N
O
N
H
O
N
H
N
N
N
N
H
N
h!2
O
5'
C C T T
X GG
3'
GGX
N
N
H
O
H
N
O
N
H
N
N
H
N
N
N
O
3'
T C A G
X
5'
���
G G A A
O
h!1
C C T T
���
A G T C
5'
G G A A
3'
GG
GG
X
3'
T C A G
A G T C
5'
Figure 5. ������������������������������
ȃǽ hLJnjDdĈÉûSÒƸ Œƒtˆ–SƽLjRac0}ž‹rǐhu „BQ6 ǻ()() %(#(Ǽ;ø
ǣRǓǟŮůAeM6d@O;ŀb:OQKH1Œƒ
Sòà0ǓǟƦǂAedǜ´ûǝÉ;Åtˆ–S B
:Q6SRąBM0( T R_9aW1AbR0
čŠǻ,'&&%(-!+"!+%(#,%Ǽ0”krœ ǻ'%+)ǼQPƀ6ǦǧS ( ;0ŮºŖƪSƟĮlj
ƏRŐ^MǡƺQęÑhʼnHBM6d@O;ŀb:RQ
KHǿ1}ž‹rǐRŦŤ;ƝbeM6H“zƒtˆ–ƁƋR0
3Ŗƪģ (4O67ľ
HQŕŹ;ŸòBH1ĩ2T0@SŖƪģ ( RŽ¬»ŰBM0FSŖƪhljƏDd3
ŖƪhÎĝDdÉû4;ćņSÒƱŕŹOQdOƧ80 RƜàûFSœǘhÎĝDd
ÉûSƁƋhú^M6d1B:B0ūí[N SũŲQœǘRƜàDdÉû0 S«ŗ
œǘhljƏN<dÉûTZOiPƼ6IAeM6Q61ŚßhıcǕKM_0ǥOQd¹
ÉûSŷƼ;0ŮŨýSǷǒŹQǚĉRă¥Dd@OTŀb:N5d1 RƜàDdÉ
ûSī;:chĜdH^R0ǿǼÖàŨ˜k˜™ :bSijƗOȀǼ Radš 
œǘSLJnjh¨ƲBMǚ^0ƁƋSƌƂÝhijBM6d1
hŕŹODdĈÉûǨŷSīIJ:cOBM0 SǹŗœǘĖĨRǡƺQęÑhĮL‘
jžš ǩŽ¬»ŰSÉûÎĝhDž\H1FSƜʼn0( SƣcǕBǞËhĮL 9aV S‘jžš ǩh0
( ;Ƣ=àgEd@O;Èņd@OhƼ6IBH 1
ūí0FSƜàŔĒhdžƘRŎǀBM6dO@fN5d1
(a)
(b)
M 1
(c)
2
3
4
5
NCT
6 7
NCD
NCD
-NCQ
none
NCQ
NCT
M 1 2 3 4 5
(d)
M
CCG
CGG
CAG
CTG
–
1
–
3
–
5
–
7
iii
ii
i
+
2
+
4
+
6
(e)
+ NCT
8
TR12
FL7 TR12+FL7
–
1
–
3
+
2
+
4
–
5
+ NCT
6
TR12/
TR12
TR12/
FL7
FL7/
FL7
Figure 6. a) Concept of ligand-induced Loop-Loop interaction. b~e) Gel shift assay of
hairpin DNA with NCT5.
Ȅǽ[O^
OĈÉûSŽ¬»ŰƁƋ:bz} ƒBM0
ūíT «ŗœǘSũŲŹQLJnjRįi
N6d1łŖÖýTġŰƐìSĐ6ðźýèN5c0ĩ2Tǜ´ûƈýNŞǒDdłŖÖ
ýhāǑDd@ON0łŖÖýƁƋSőBA0øÊAhƅ³R´8MƲ<H61
@SƁƋhĻ8M>eHz}€Ž0ýŮRğacħNjDd1
ȆÙƧĽŪȇ Review
1. Nakatani, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2009, 82, 1055-1069.
2. Dohno, C.; Nakatani, K. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5718-5729.
Mismatch recognition
3. Nakatani, K.; Sando, S.; Saito, I. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 51-55.
4. Nakatani, K.; Sando, S.; Kumasawa, H.; Kikuchi, J.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12650-12657.
5. Nakatani, K.; Hagihara, S.; Kumasawa, H.; Goto, Y.; Hayashi, G.; Kobori, A.; Saito, I. Nucleic Acids Res.
2004, 32, 278-286.
6. Nakatani, K.; Kobori, A.; Horie, S.; Suda, H.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 557-562.
Telomere repeat recognition
7. Nakatani, K.; Hagihara, S.; Sando, S.; Sakamoto, S.; Yamaguchi, K.; Maesawa, C.; Saito, I. J. Am. Chem.
Soc. 2003, 125, 662-666.
8. Goto, Y.; Hagihara, S.; Hagihara, M.; Nakatani, K. ChemBioChem 2007, 8, 723–726.
9. Hagihara, M.; Goto, Y.; Nakatani, K. ChemBioChem 2008, 9, 510-513.
10. Hagihara, M.; Yamauchi, L.; Seo, A.; Yoneda, K.; Senda, M.; Nakatani, K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132,
11171-11178.
Trinucleotide repeat recognition
11. Nakatani, K.; Hagihara, S.; Goto, Y.; Kobori, A.; Hagihara, M.; Hayashi, G.; Kyo, M.; Nomura, M.;
Mishima, M.; Kojima, C. Nat. Chem. Biol. 2005, 1, 39-43.
12. Peng, T.; Nakatani, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7280-7283.
13. He, H.; Hagihara, M.; Nakatani, K. Chem. Eur. J. 2009, 15, 10641-10648.
14. Dohno, C.; Kohyama, I.; Hong, C.; Nakatani, K. Nucleic. Acids. Res. in press.
Molecular glue
15. Peng, T.; Dohno, C.; Nakatani, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5623-5626.
16. Peng, T.; Dohno, C.; Nakatani, K. ChemBioChem 2007, 8, 483-485.
17. Dohno, C.; Uno, S.; Nakatani, K. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11898-11899.
18. Uno, S.; Dohno, C.; Bittermann, H.; Malinovskii, V. L.; Häner, R.; Nakatani, K. Angew. Chem. Int. Ed.
2009, 48, 7362-7365.
19. Dohno, C.; Atsumi, H.; Nakatani, K. Chem. Commun. 2011, 47, 3499-3501.
Genotyping
20. Suda, H.; Kobori, A.; Zhang, J.; Hayashi, G.; Nakatani, K. Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 4507/4512.
21. Takei, F.; Suda, H.; Hagihara, M.; Zhang, J.; Kobori, A.; Nakatani, K. Chem. Eur. J. 2007, 13, 4452-4457.
22. Takei, F.; Igarashi, M.; Hagihara, M.; Oka, Y.; Soya, Y.; Nakatani, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48,
7822-7824.
RNA recognition
23. Nakatani, K.; Horie, S.; Goto, Y.; Kobori, A.; Hagihara, S. Bioorg. Med. Chem. 2006, 14, 5384-5388.
24. Zhang, J.; Takei, F.; Nakatani, K. Bioorg. Med. Chem. 2007, 15, 4813-4817.
25. Zhang, J.; Umemoto, S.; Nakatani, K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3660-3661.
26. Hong, C.; Hagihara, M.; Nakatani, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4390-4393.