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WO2009066513A1 - 標的核酸を位置選択的に切断する方法 - Google Patents

標的核酸を位置選択的に切断する方法 Download PDF

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WO2009066513A1
WO2009066513A1 PCT/JP2008/067785 JP2008067785W WO2009066513A1 WO 2009066513 A1 WO2009066513 A1 WO 2009066513A1 JP 2008067785 W JP2008067785 W JP 2008067785W WO 2009066513 A1 WO2009066513 A1 WO 2009066513A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
complex
nucleic acid
cerium
compound
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2008/067785
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Makoto Komiyama
Tuomas Lonnberg
Yuta Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Tokyo NUC
Original Assignee
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tokyo NUC filed Critical University of Tokyo NUC
Priority to EP08852930A priority Critical patent/EP2221372A1/en
Priority to JP2009542505A priority patent/JP5502490B2/ja
Priority to US12/743,529 priority patent/US20120059147A1/en
Publication of WO2009066513A1 publication Critical patent/WO2009066513A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays

Definitions

  • the present invention relates to a method for regioselectively cleaving a nucleic acid, and a compound, a reagent, and a kit used in the method.
  • restriction enzymes are widely used to cleave DNA.
  • restriction enzymes have low base sequence specificity and cannot selectively cleave huge DNA at specific positions.
  • metal ions or metal ion complexes For example, cerium (IV) ions have the ability to cleave DNA. It has been.
  • this cleavage method has little base sequence specificity, and in particular, it was difficult to cleave a huge DNA at a specific position.
  • the problem to be solved by the present invention is to nucleate metal ions or metal ion complexes.
  • An object of the present invention is to provide a method for cleaving a target nucleic acid that is excellent in convenience.
  • Another object of the present invention is to provide a novel complex compound, reagent and kit used for the cleavage method. The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems, and completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
  • a composite compound wherein a compound containing a plurality of phosphono groups and a compound that binds to a specific nucleic acid sequence are linked by a linker moiety containing an o_alkyloxime group.
  • Examples of the complex compound of the present invention include those in which the nucleic acid (nucleic acid sequence) is DNA (DNA sequence).
  • examples of the compound that binds to the specific nucleic acid sequence include oligonucleotides and peptide nucleic acids.
  • the base number of the oligonucleotide is, for example, 7 to 50 bases, or the base number of the peptide nucleic acid is, for example, 5 to 25 bases.
  • Examples of the composite compound of the present invention include a composite compound represented by the following formula (1).
  • R 1 represents a compound that binds to a specific nucleic acid sequence
  • R 2 represents a compound containing a plurality of phosphono groups
  • R 3 represents a single bond or an arbitrary group
  • n represents 1 to 10.
  • R 1 may be an oligonucleotide or a peptide nucleic acid
  • R 3 may be a group represented by the following formula (3).
  • Examples of the composite compound of the present invention include those in which a metal ion or a metal complex is bonded to the phosphono group.
  • examples of the metal ion or metal complex include cerium (IV) ion or cerium (IV) complex, or cerium (III) ion or cerium (III) complex. Examples thereof include complexes of cerium (IV) or cerium (III) with polyamine mono-N-polycarboxylic acid.
  • the metal ion or metal complex include a cerium (IV) ion or a cerium (IV) complex, or a cerium (III) ion or a cerium (III) complex.
  • examples thereof include a complex of cerium (IV) or cerium (III) and polyamine 1 N-polycarboxylic acid.
  • the cerium (III) ion or the cerium (III) complex is oxidized before and / or after contact with the target nucleic acid, and cerium (IV) Or a method comprising forming a cerium or cerium (IV) complex.
  • the metal ion or metal complex in the composite compound is a cerium (III) ion or cerium (III) complex, and the cerium (III) ion or cerium (III And a complex comprising oxidation of the complex before and / or after contact with the target nucleic acid to form a cerium (IV) ion or a cerium (IV) complex.
  • examples of the target nucleic acid include DNA.
  • Examples of the method for cleaving a target nucleic acid of the present invention include, for example, a complex compound (a) that binds to the 5 ′ end region of the target portion of the target nucleic acid and a complex that binds to the 3 ′ end region of the target portion. And a method using compound (b).
  • a gap exists between the 5 ′ end region of the target nucleic acid to which the complex compound (a) binds and the 3 ′ end region of the target nucleic acid to which the complex compound (b) binds, and the desired nucleic acid is contained in the gap. It is preferable that a cutting point exists.
  • an oligonucleotide or a peptide nucleic acid can be mentioned as the moiety that binds to the target moiety in the complex compound (a) and the complex compound (b).
  • Examples of the target nucleic acid cleavage method of the present invention include, for example, the target nucleic acid is double-stranded, and the complex compound includes a complex compound (A) that binds to the target portion of one strand of the target nucleic acid, and the target nucleic acid
  • An example is a method using a complex compound (B) that binds to the target moiety of the other strand.
  • the moiety that binds to the target moiety in the complex compound (A) and the complex compound (B) for example, an oligonucleotide or a peptide nucleic acid can be mentioned.
  • complex compound (A) and the complex compound (B) that bind to the target moiety include, for example, mutually complementary moieties, and the 5 ′ end side and / or the 3 ′ end side, respectively. And those having portions that are not complementary to each other.
  • a reagent for cleaving a target nucleic acid comprising the complex compound according to (1) above (excluding those having a metal ion or the like bound thereto) and a metal ion or metal complex.
  • the metal examples include, for example, cerium (IV) ion or cerium (IV) complex, or cerium (III) ion or cerium (III) complex.
  • these complexes include, for example, cerium ( IV) or cerium (III) and polyamine mono-N-polycarboxylic acid.
  • a reagent for cleaving a target nucleic acid comprising the complex compound according to (1) above (to which a metal ion or the like is bound).
  • examples of the target nucleic acid include DNA.
  • Examples of the reagent of the present invention include, as the complex compound, a complex compound (a) that binds to the 5 ′ end region of the target portion of the target nucleic acid, and a complex compound (b) that binds to the 3 ′ end region of the target portion. ).
  • a gap exists between the 5 ′ end region of the target nucleic acid to which the complex compound (a) binds and the 3 ′ end region of the target nucleic acid to which the complex compound (b) binds, and a desired gap is present in the gap.
  • a desired gap is present in the gap.
  • the moiety that binds to the target moiety in the complex compound (a) and the complex compound (b) include, for example, an oligonucleotide or a peptide nucleic acid.
  • the target nucleic acid is double-stranded
  • the complex compound the complex compound (A) that binds to the target portion of one strand of the target nucleic acid, and the other of the target nucleic acid
  • a reagent containing a complex compound (B) that binds to the target portion of the chain examples include oligonucleotides and peptide nucleic acids.
  • the complex compound (A) and the complex compound (B) may be bonded to the target moiety, for example, having a portion complementary to each other, and each 5 ′ end side or 3 ′. Those having a portion that is not complementary to each other on the terminal side.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the complex compound of the present invention and cleavage of target DNA using the same.
  • A is a schematic diagram showing an embodiment of the method of the present invention, and B is an embodiment of the conventional method.
  • FIG. In the method A a molecule 2 that binds to a desired region of the target DNA and a DNA cleavage catalyst 3 are combined and used.
  • the DNA cleavage catalyst 3 in the method B is one having 0 or 1 phosphono group (in the method A).
  • DNA cleavage catalyst 3 contains multiple (two or more) phosphono groups.
  • FIG. 2 is a schematic diagram (outline) showing a synthesis example of the composite compound of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of “cleavage of double-stranded DNA” using the complex compound of the present invention.
  • a peptide (Ce (IV)) can be obtained by binding a group containing multiple phosphono acid groups to a peptide nucleic acid (PNA) that can bind complementarily to each strand of double-stranded DNA. ) Is concentrated at the cleavage site.
  • PNA peptide nucleic acid
  • Figure 4 shows regioselective cleavage of target DNA using the method of the present invention (1) (Example)
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the types and modes of DNA derivatives hybridized.
  • the embodiment of lane 4 shows the highest cleavage activity among the conventional methods.
  • Figure 5 shows regioselective cleavage of target DNA using the method of the present invention (2) (Example)
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the types and modes of DNA derivatives hybridized.
  • Figure 6 shows regioselective cleavage of target DNA using the method of the present invention (3) (Example)
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the types and modes of DNA derivatives hybridized to each other. Explanation of symbols
  • An object of the present invention is to solve such problems, and is a target nucleic acid that can be easily prepared in an aqueous solution, is stable, and efficiently cleaves a nucleic acid at a desired position. It provides a cutting method.
  • a cerium (IV) complex and a nucleic acid recognition molecule are bound to each other using a linker that can be easily prepared in an aqueous solution and stable in an aqueous solution. Is a method of cutting. In this way, the nucleic acid can be selectively cleaved only at a desired position by fixing the cerium (IV) complex having a cleaving ability to the target region in the nucleic acid (see FIG. 1).
  • Another embodiment of the present invention includes a method using cerium (III) (cerium (III) ion or cerium (III) complex) instead of cerium (IV). Cerium (III) reacts with oxygen in the air in the reaction system and is oxidized spontaneously to cerium (IV), which has DNA cleavage activity.
  • a target nucleic acid is brought into contact with a predetermined complex compound and a metal ion or a metal complex, respectively, or a metal ion or metal complex is bound to a predetermined complex compound. It is a method of contacting.
  • the target nucleic acid is not limited, but for example, DNA (single strand and double strand) is preferable.
  • a compound containing a plurality of phosphono groups (-P (0) (OH) 2 ) and a compound that binds to a specific nucleic acid sequence are combined with an O-alkyloxime group (-0-
  • O-alkyloxime group -0-
  • the number of phosphono groups in the compound containing a plurality of phosphono groups is not particularly limited as long as it is a plurality, but for example, 2 to 10 And more preferably 3-6.
  • a compound that binds to a specific nucleic acid sequence is preferably an oligonucleotide or a peptide nucleic acid (PNA), for example.
  • Oligonucleotides include DNA, RNA and derivatives thereof.
  • PNA is a polymer that has an amide bond in the main chain and a nucleobase in the side chain. For example, “New Central Dogma in Life Science” (Chemical Doujin, published in Heisei 14), page 6-6. You can use what is described in.
  • the oligonucleotide preferably has 7 to 50 bases, more preferably 10 to 20 bases.
  • the peptide nucleic acid preferably has 5 to 25 bases, more preferably. 7 ⁇ :! 5 bases.
  • the linker part containing an O-alkyloxime group includes a part derived from a compound containing a plurality of phosphono groups described above and a part derived from a compound that binds to a specific nucleic acid sequence.
  • This o-alkyloxime group can be easily synthesized in an aqueous solution from an O-alkylhydroxylamine and an aldehyde group (see the synthesis scheme in Fig. 2).
  • the complex compound binds to a specific nucleic acid sequence and a metal ion, which is a nucleic acid cleavage catalyst, obtained for the first time by using an o-alkyloxime group as a linker moiety. It is a compound that can be used to efficiently hybridize the compound to be used.
  • Preferred examples of the composite compound include those represented by the following formula (1).
  • R 1 represents a compound that binds to a specific nucleic acid sequence
  • R 2 represents a compound containing a plurality of phosphono groups
  • R 3 represents a single bond or an arbitrary group
  • n represents 1 to 10.
  • R 1 is an oligonucleotide or a peptide nucleic acid.
  • R 3 is represented by the following formula (3). Preferred examples of the compound are groups.
  • R 2 represents A compound represented by the following formula (2) is preferably exemplified.
  • R 1 is an oligonucleotide or a peptide nucleic acid
  • R 2 is A composite compound represented by the above formula (2) and R 3 being a group represented by the above formula (3) is preferable.
  • Examples of such complex compounds include the complex compounds listed below (however, the oligonucleotide part (SEQ ID NO: 1 or 2) in each of the listed complex compounds is merely an example, and is limited. Will not be.) -GTT MT CTT A3T
  • the composite compound is preferably a compound in which a metal ion or a metal complex is bonded to a plurality of phosphono groups contained therein.
  • the metal ions and metal complexes are not particularly limited as long as they have an effect as a nucleic acid cleavage catalyst.
  • cerium (III) ions and lanthanide (III) complexes are preferred, and cerium (IV) ions and cerium (IV) complexes are particularly preferred. Also, cerium (III) ions and cerium (III) complexes are particularly preferred, as are cerium (IV) ions and cerium (IV) complexes. As described above, cerium (III) ions and cerium (III) complexes are oxidized spontaneously by reacting with oxygen in the air in the reaction system that cleaves the target nucleic acid.
  • Cerium (III) ions and cerium (III) complexes are difficult to form hydroxides and their precipitates in a neutral solution and are uniform, so that they can be easily prepared as nucleic acid cleavage molecules.
  • the amount used can be used for nucleic acid cleavage almost as it is, so that the amount used can be kept very low.
  • unnecessary nucleic acid cleavage in the reaction system can be avoided. Furthermore, it has a great advantage that it can be easily used in cells.
  • cerium (IV) ion When cerium (IV) ion is bound to the phosphono group of the complex compound, the cerium (IV) ion is used in the reaction with diamonium cerium (IV) sulfate solution, cerium sulfate (IV) solution, chloride. Any form of cerium (III) aqueous solution, cerium sulfate (III) aqueous solution oxide, cerium (III) perchlorate aqueous solution, or any other aqueous solution containing cerium (IV) ions However, diammonium sulfate (IV) sulfate is preferable.
  • cerium (IV) complex is not limited, for example, a complex of cerium (IV) and polyamine 1 N-polycarboxylic acid is particularly preferable.
  • Celium (IV) and Polyamine-N —A complex with polycarboxylic acid can be obtained by contacting cerium (IV) with polyamine-N-polycarboxylic acid in water (other complexes can be obtained in the same manner).
  • polyamine 1-N-polycarboxylic acid those described in “Metal Chelate, I 1 IV” (issued in Minami-Edo, 1947) can be used.
  • ethylenediamine tetraacetic acid 1, 3-Diaminopropane mono N, N, ⁇ ', N' — Tetraacetic acid, 1, 4-diaminobutane monoacetate, ⁇ , ⁇
  • Preferable examples include ⁇ , ⁇ ⁇ ,, '", ⁇ "'-hexaacetic acid.
  • One embodiment of the method for cleaving a target nucleic acid of the present invention includes a method in which a predetermined complex compound and a metal ion or metal complex are brought into contact with the target nucleic acid.
  • the predetermined complex compound (excluding a conjugate with a metal ion or the like) is as described in the above section 2. (1).
  • a target complex is contacted with a metal complex or metal complex bound to a predetermined complex compound.
  • a metal complex or metal complex bound to a predetermined complex compound is as described in the above section 2.
  • the metal ion or metal complex is a cerium (III) ion or a cerium (III) complex
  • the cerium (III) ion or cerium (III) complex is added. It is preferable to oxidize before contact with the target nucleic acid and after Z or after contact to form a cerium (IV) ion or a cerium (IV) complex.
  • the mode of oxidizing the cerium (III) ion or the cerium (III) complex is not particularly limited, but preferred examples include oxidation spontaneously by reacting with oxygen in the air.
  • a complex compound (a) that binds to the 5 ′ end region of the target portion of the target nucleic acid and a complex compound (b) that binds to the 3 ′ end region of the target portion can be used.
  • both of the complex compound (a) and the complex compound (b) that bind to the target moiety are oligonucleotides or peptide nucleic acids.
  • This cutting method is a method useful for cutting one strand of single-stranded DNA and double-stranded DNA as a target nucleic acid at a desired position.
  • the target nucleic acid is a double strand
  • the composite compound (A) binds to the target portion of one strand of the target nucleic acid as the composite compound
  • a complex compound (B) that binds to the target moiety of the other strand of the target nucleic acid can be used.
  • the complex compound (A) and the complex compound (B) each of which binds to the target moiety has a complementary portion, and each 5 It is preferable that they have portions that are not complementary to each other on the 'terminal side and the 3' terminal side, because the double-stranded target nucleic acid can be cleaved effectively.
  • both of the complex compound (A) and the complex compound (B) that bind to the target moiety are oligonucleotides or peptide nucleic acids.
  • a peptide nucleic acid is particularly preferable.
  • the portion that binds to the target portion in the complex compound binds to each strand of the target nucleic acid that is double-stranded (hybridization) and between the two strands. Intrusions and breaks the two strands (invasion), creating a single stranded region in each strand.
  • a metal ion or metal ion complex which is a nucleic acid cleavage catalyst acts on this single-stranded region, and finally a double-stranded target nucleic acid can be efficiently cleaved at a desired position.
  • the method for cleaving a target nucleic acid according to the present invention enables selective selection at a desired position even for a large nucleic acid chain. Therefore, it is possible to easily break the “nucleic acid size wall” that has been determined by the positional specificity of restriction enzymes. In other words, in the genetic recombination technology using restriction enzymes, only the plasmid DNA can be accurately manipulated. However, by using the method of the present invention, not only the virus genome but also a huge nucleic acid of a higher organism. Even a chain can be selectively cut at a desired position to enable accurate operation.
  • the method of the present invention when used in vitro, a large DNA or the like that could not be easily manipulated by a conventional method can be manipulated accurately.
  • the method of the present invention if used in vivo and the virus genome that has entered is destroyed, it becomes an anti-viral agent, and if a specific gene (eg, oncogene) in human is destroyed, an effective cancer therapeutic agent is provided. can do.
  • a specific gene eg, oncogene
  • an effective cancer therapeutic agent is provided.
  • it by cleaving a specific position in the genomic DNA, it can be used to modify the genome by promoting an exchange reaction (homologous recombination) between similar genomes.
  • One embodiment of the reagent for cleaving a target nucleic acid of the present invention includes a reagent containing a predetermined complex compound and a metal ion or metal complex.
  • the predetermined complex compound (excluding a conjugate with a metal ion or the like) is as described in the above section 2.
  • the target nucleic acid cleaving reagent of the present invention there may be mentioned a reagent containing a predetermined complex compound bound with a metal ion or a metal complex.
  • the one obtained by binding a metal ion or metal complex to a predetermined complex compound is as described in the above section 2.
  • the complex compound binds to the 5 ′ end region of the target portion of the target nucleic acid and the 3 ′ end region of the target portion as the complex compound.
  • a composite compound (b) it is preferable that both the complex compound (a) and the complex compound (b) that bind to the target moiety are oligonucleotides or peptide nucleic acids. This reagent is useful for cleaving either one strand of single-stranded DNA or double-stranded DNA as a target nucleic acid at a desired position.
  • the target nucleic acid is double-stranded, and the complex compound (A) binds to the target portion of one strand of the target nucleic acid (A ) And a complex compound (B) that binds to the target portion of the other strand of the target nucleic acid.
  • the portion that binds to the target portion has a portion complementary to each other, and each 5 ′ It is preferable that they have portions that are not complementary to each other on the terminal side and / or the 3 ′ terminal side because the double-stranded target nucleic acid can be cleaved effectively.
  • both of the moieties that bind to the target moiety are oligonucleotides or peptide nucleic acids. preferable.
  • the reagent of the present invention may contain other components in addition to those described above, and is not limited.
  • the target nucleic acid cleavage kit of the present invention contains the above-described reagent for cleaving a target nucleic acid of the present invention as a constituent component.
  • the kit of the present invention can be effectively used in the above-described method for cleaving a target nucleic acid of the present invention, and is extremely useful and practical.
  • the kit of the present invention may contain other components in addition to the above components. Examples of other components include various buffers, sterilized water, Eppendorf tubes, nucleic acid coprecipitation agents, various gels (powder), preservatives such as sodium azide, and experimental operation manuals (instructions). In addition to these, various electrophoretic devices are also included as necessary.
  • the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
  • the desired DNA oligomer synthesized by a DNA synthesizer was reacted with a phosphoramidite monomer having a hydroxyl group protected with isophthalimide to obtain the compound (i). Thereafter, the compound (i) is treated with a hydrazine Z pyridine acetic acid mixture (1: 3 2: 8 (v / v / v)) to remove the isophthalimide group (see a in the lower part of FIG. 2). Reaction step) ', The compound of (ii) was obtained.
  • the compound (ii) is reacted with a benzene aldehyde derivative containing a plurality of phosphono groups (such as L1-NTP and L1-EDTP) in an aqueous solution, and an O-alkyl chloride is reacted between the two.
  • DNA oligomer part (number of bases 20) that is the part to be bound to the target DNA was DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2.
  • 5 '-C AC GTCTGAC AGCTGGATTC-3' (SEQ ID NO: 2)
  • a DNA derivative having a phosphate group at the end of the DNA oligomer and an untreated DNA oligomer were also prepared.
  • the target DNA (5'-FAM-GAACTGGACCTCTAGCTCCTCAATTAGAATCAGGAATGGCTTATGGTGCA GACTGTCGACCTAAGTAGACGCAATGTCGGACGTA-3) 3; underlined area is the region where DNA oligo ligation in each DNA derivative binds (hybridizes))) to 1 ⁇ aqueous solution (HEPES buffer 5 mM, pH 7, NaCl 100 mM). Each of the above DNA derivatives was added to a final concentration of 2 / ⁇ . Then, heat at 90 ° C for 1 minute and slowly cool to room temperature to form double strands.
  • Hybridization Created a 5 base gap in the target DNA.
  • the mode of the experiment using various DNA derivatives is as shown in the schematic diagram (B) on the right side of FIG.
  • an aqueous Ce (IV) ZEDTA solution was added to the reaction system after hybridization so as to have a final concentration of 50 / zM and reacted at 37 ° C. for 114 hours.
  • Analysis to confirm cleavage of the target DNA was performed by 20% denaturing polyacrylamide gel electrophoresis.
  • Lane 4 a phosphate group bonded to the ends of two DNAs
  • Lane 8 EDTP group bound to only one of the two DNAs
  • Lane 9 EDTP group bound only to the other of the two DNAs
  • Oligonucleotide with 41 bases as target DNA 5'_FAM-CAATTAGAATCAGGAATGGCNGTGCAGACTGTCGACCTAAG-3 '(SEQ ID NO: 4; the underlined region is the region to which the DNA oligomer part in each DNA derivative binds (hybridizes) Example 2 except that the number of bases at the gap site is 1, the Ce (IV) / EDTA concentration is 20 / M, and the reaction time is 67 hours. The same operation as in Fig. 4 was performed.
  • the target DNA is only at a single site (gap region). Was cut).
  • the 2EDTP group is bound only to one of the two DNA derivatives (lanes 6 and 7)
  • the results of lanes 5, 8, 9, and 10 are inferior, but are sufficiently effective. Cutting was observed.
  • DNA derivatives containing a plurality of phosphono groups were synthesized as complex compounds of the present invention.
  • the DNA derivatives of 5-EDTP (3) and 3'-EDTP (3) shown in Example 2 were synthesized.
  • the DNA oligomer part (number of bases 20), which is the part to be bound to the target DNA, was DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 below, as in Example 2.
  • the target DNA (5'-FAM-GAACTGGACCTCTAGCTCCTCAATTAGAATCAGGAATGGCTTATGGTGCA GACTGTCGACCTAAGTAGACGCAATGTCGGACGTA-3) 3; underlined area is the region where the DNA oligomer part in each DNA derivative binds (hybridizes))) ⁇ aqueous solution (HEPES buffer 5 mM, pH 7, NaCl 100 mM).
  • the DNA derivatives were added to a final concentration of 1 ⁇ . Then, heat at 90 ° C for 1 minute and slowly cool to room temperature to form double strands. (Hybridization) Created a 5 base gap in the target DNA.
  • the mode of the experiment using various DNA derivatives is as shown in the schematic diagram (B) on the right side of FIG.
  • a Ce (IV) ZEDTA aqueous solution or a Ce (III) aqueous solution (specifically, a Ce (N0 3 ) 3 aqueous solution) is added to the reaction system after the hybridization so that the final concentration is reached.
  • the reaction was carried out at ° C for 94 hours.
  • the added Ce (III) was oxidized into the Ce (IV) by oxidation (spontaneously by oxygen derived from the air) in the reaction system.
  • Analysis to confirm cleavage of the target DNA was performed by 20% denaturing polyacrylamide gel electrophoresis.
  • Lane 1 A phosphate group bound to both ends of two DNAs
  • Lane 2 A single DNA with EDTP group bound
  • Lane 3 EDTP group bound to one DNA
  • Lane 5 A phosphate group bound to both ends of two DNAs
  • Lane 7 EDTP group bound to a single DNA
  • Lane 8 EDTP group bound to both DNAs
  • a method for cleaving a target nucleic acid at a desired position using a metal ion or a metal ion complex as a cleavage catalyst for nucleic acid (DNA, etc.), which has high position selectivity and reaction efficiency, is a side reaction. It is possible to provide a method for cleaving a target nucleic acid that has low properties (non-specific reactivity) and is excellent in economy and convenience.
  • the amount of cleavage catalyst such as metal ions can be greatly reduced, and for convenience, for example, a new compound used in the method is synthesized under the nucleic acid cleavage reaction conditions. Excellent in that you can.
  • the method for cleaving a target nucleic acid of the present invention is extremely useful and highly practical.
  • the novel complex compound is easy to synthesize because it can be synthesized under the conditions of the cleavage reaction of the nucleic acid, and after synthesis, it is very stable in structure under the same conditions. Nucleic acid cleavage efficiency can be further improved. Sequence listing free text
  • Sequence number 4 n represents a, c, g, or t (location 21).

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Abstract

 金属イオンや金属イオン錯体を核酸(DNA等)の切断触媒として用いて標的核酸を所望の位置で切断する方法であって、位置選択性及び反応効率が高く、副反応性(非特異反応性)が低く、経済性及び簡便性にも優れた、標的核酸の切断方法を提供する。本発明の標的核酸の切断方法は、標的核酸に、特定の複合化合物と金属イオン若しくは金属錯体とを接触させるか、又は特定複合化合物に金属イオン若しくは金属錯体を結合させたものを接触させる方法である。

Description

明 細 書 標的核酸を位置選択的に切断する方法 技術分野
本発明は、 核酸を位置選択的に切断する方法、 及び当該方法に用いる化合物、 試薬並びにキットに関する。 背景技術
DNA鎖を任意の位置で切断し、 これに外来 DNAを結合する方法は、 医学、 分 子生物学等、 遺伝子を取り扱う諸分野において大きな役割を果たすことが期待さ れている。 通常、 DNAを切断する際は制限酵素が広く使用されているが、 制限 酵素は塩基配列の特異性が低く、 巨大な DNAを特定の位置で選択的に切断する ことができなレ、。 また制限酵素を使用しない DNA切断法としては、 これまでに、 DNAを金属イオンや金属イオン錯体で DNAを切断する試みがなされ、 例えばセ リウム (IV)イオン等が DNA切断能を有することが知られている。 しかし、 この 切断法は塩基配列特異性がほとんどなく、 特に、 巨大な DNAを特定の位置で切 断することは困難であった。
これに対し、 近年、 巨大な DNAであっても、 金属イオンや金属イオン錯体を 用いて当該 DNAを特定の位置で切断することができる方法が開発された (例え ば、 特開 2 0 0 5— 1 4 3 4 8 4号公報、 及び特開 2 0 0 6— 1 7 4 7 0 2号公 報 参照。 ) 。 発明の開示
しかしながら、 従来の方法では、 金属イオン等を用いて巨大な DNAを所望の 位置で切断することが可能となったが、 その位置選択性の高さや副反応性 (非特 異反応性) の低さ点で、 より一層優れた方法の開発が求められている。 また、 経 済性や簡便性の点でも実用性の高い方法が求められている。
そこで、 本発明が解決しょうとする課題は、 金属イオンや金属イオン錯体を核 酸 (DNA等) の切断触媒として用いて標的核酸を所望の位置で切断する方法で あって、 位置選択性及び反応効率が高く、 副反応性 (非特異反応性) が低く、 経 済性及び簡便性にも優れた、 標的核酸の切断方法を提供することにある。 また、 当該切断方法に用いる新規複合化合物、 試薬及びキットを提供することにある。 本発明者は、 上記課題を解決するべく鋭意検討を行い、 本発明を完成した。 すなわち、 本発明は以下の通りである。
( 1 ) 複数のホスホノ基を含有する化合物と、 特定の核酸配列に結合する化合物 とが、 o _アルキルォキシム基を含有するリンカ一部分により結合されてなる、 複合化合物。
本発明の複合化合物としては、 例えば、 前記核酸 (核酸配列) が DNA (DNA 配列) であるものが挙げられる。
本発明の複合化合物において、 前記特定の核酸配列に結合する化合物としては、 例えば、 オリゴヌクレオチド又はペプチド核酸が挙げられる。 ここで、 当該オリ ゴヌクレオチドの塩基数は、 例えば 7〜5 0塩基であり、 又は当該ペプチド核酸 の塩基数は、 例えば 5〜2 5塩基である。
本発明の複合化合物としては、 例えば、 下記式 (1 ) で表される複合化合物が 挙げられる。
Figure imgf000003_0001
(式中、 R 1は特定の核酸配列に結合する化合物を表し、 R 2は複数のホスホノ 基を含有する化合物を表し、 R 3は単結合又は任意の基を表し、 nは 1〜1 0の 整数を表す。 ) ここで、 上記式 (1 ) 中、 例えば、 R 1がオリゴヌクレオチド又はペプチド核 酸であり、 かつ R 3が下記式 (3 ) で表される基であってもよい。
Figure imgf000004_0001
(式中、 qは 0〜2を表し、 rは 0〜3 0の整数を表す。 ) また、 上記式 (1 ) 中、 R 2が下記式 (2 ) で表されるものであってもよレ'
Figure imgf000004_0002
(式中、 pは 0〜3の整数を表す。 ) 本発明の複合化合物としては、 例えば、 前記ホスホノ基に、 金属イオン又は金 属錯体が結合したものが挙げられる。 ここで、 当該金属イオン又は金属錯体とし ては、 例えば、 セリ ウム (IV)イオン若しくはセリウム (IV)錯体、 又はセリウム (III)イオン若しくはセリウム (III)錯体が挙げられ、 特に、 これら錯体としては、 例えば、 セリゥム (IV)又はセリゥム (III)とポリアミン一 N—ポリカルボン酸との 錯体が挙げられる。
( 2) 標的核酸に、 上記 (1)に記載の複合化合物 (金属イオン等が結合したものを 除く) と、 金属イオン又は金属錯体とを接触させる、 標的核酸の切断方法。 ここ で、 当該金属イオン又は金属錯体としては、 例えば、 セリウム (IV)イオン若しく はセリゥム (IV)錯体、 又はセリゥム (III)イオン若しくはセリゥム (III)錯体が挙げ られ、 特に、 これら錯体としては、 例えば、 セリウム (IV)又はセリウム (III)とポ リアミン一 N—ポリカルボン酸との錯体が挙げられる。
上記 (2)の方法としては、 例えば、 上記セリゥム (III)イオン又はセリゥム (III) 錯体を、 標的核酸への接触前及び 又は接触以後に酸化させ、 セリウム (IV)ィォ ン若しくはセリゥム (IV)錯体にすることを含む方法が挙げられる。
( 3 ) 標的核酸に、 上記 (1)に記載の複合化合物 (金属イオン等が結合したもの) を接触させる、 標的核酸の切断方法。
上記 (3)の方法としては、 例えば、 上記複合化合物中の金属イオン又は金属錯 体がセリウム (III)イオン又はセリウム (III)錯体であって、 当該セリウム (III)ィォ ン又はセリゥム (III)錯体を、 標的核酸への接触前及び 又は接触以後に酸化させ、 セリゥム (IV)イオン若しくはセリゥム (IV)錯体にすることを含む方法が挙げられ る。
本発明の標的核酸の切断方法 (上記 (2)及び (3);以下同様) において、 標的核 酸としては、 例えば DNAが挙げられる。
本発明の標的核酸の切断方法としては、 例えば、 前記複合化合物として、 標的 核酸の標的部分の 5 ' 末端領域に結合する複合化合物 (a)と、 当該標的部分の 3 ' 末端領域に結合する複合化合物 (b)とを使用する方法が挙げられる。 ここで、 複合化合物 (a)が結合する標的核酸の 5 ' 末端領域と複合化合物 (b)が結合する標 的核酸の 3 ' 末端領域との間にギャップが存在し、 当該ギャップ中に所望の切断 点が存在することが好ましい。 また、 複合化合物 (a)及び複合化合物 (b)中の、 前 記標的部分と結合する部分としては、 いずれも、 例えばオリゴヌクレオチド又は ぺプチド核酸が挙げられる。
本発明の 的核酸の切断方法としては、 例えば、 前記標的核酸が 2本鎖であり、 前記複合化合物として、 標的核酸の一方の鎖の標的部分と結合する複合化合物 (A)と、 標的核酸の他方の鎖の標的部分と結合する複合化合物 (B)とを使用する方 法が挙げられる。 ここで、 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分 と結合する部分としては、 いずれも、 例えばオリゴヌクレオチド又はペプチド核 酸が挙げられる。 また、 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と 結合する部分としては、 例えば、 互いに相補的な部分を有し、 且つそれぞれの 5 ' 末端側及び 又は 3 ' 末端側に互いに相補的でない部分を有するものが挙げら れる。
( 4 ) 上記 (1)に記載の複合化合物 (金属イオン等が結合したものを除く) と、 金 属イオン又は金属錯体とを含む、 標的核酸の切断用試薬。 ここで、 当該金属ィォ ン又は金属錯体としては、 例えば、 セリゥム (IV)イオン若しくはセリゥム (IV)錯 体、 又はセリウム (III)イオン若しくはセリウム (III)錯体が挙げられ、 特に、 これ ら錯体としては、 例えば、 セリウム (IV)又はセリウム (III)とポリアミン一 N—ポ リカルボン酸との錯体が挙げられる。
( 5 ) 上記 (1)に記載の複合化合物 (金属イオン等が結合したもの) を含む、 標的 核酸の切断用試薬。
本発明の試薬 (上記 (4)及び (5);以下同様) において、 標的核酸としては、 例 えば DNAが挙げられる。
本発明の試薬としては、 例えば、 前記複合化合物として、 標的核酸の標的部分 の 5 ' 末端領域に結合する複合化合物 (a)と、 当該標的部分の 3 ' 末端領域に結 合する複合化合物 (b)とを含む試薬が挙げられる。 ここで、 複合化合物 (a)が結合 する標的核酸の 5 ' 末端領域と複合化合物 (b)が結合する標的核酸の 3 ' 末端領 域との間にギヤップが存在し、 当該ギヤップ中に所望の切断点が存在することが 好ましい。 また、 複合化合物 (a)及び複合化合物 (b)中の、 前記標的部分と結合す る部分としては、 いずれも、 例えばオリゴヌクレオチド又はべプチド核酸が挙げ られる。
本発明の試薬としては、 例えば、 前記標的核酸が 2本鎖であり、 前記複合化合 物として、 標的核酸の一方の鎖の標的部分と結合する複合化合物 (A)と、 標的核 酸の他方の鎖の標的部分と結合する複合化合物 (B)とを含む試薬が挙げられる。 ここで、 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分と しては、 いずれも、 例えばオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸が挙げられる。 また、 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分とし ては、 例えば、 互いに相補的な部分を有し、 且つそれぞれの 5 ' 末端側及び 又 は 3 ' 末端側に互いに相補的でない部分を有するものが挙げられる。
( 6 ) 上記 (4)又は (5)に記載の試薬を含む、 標的核酸の切断用キット。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の複合化合物及びそれを用いた標的 DNAの切断の概要を示す 図である。 Aが本発明の方法の一態様を示す概略図であり、 Bが従来法の態様を 示す概略図である。 Aの方法では、 標的 DNAの所望の領域に結合する分子 2と DNA切断触媒 3とを結合させて使用している。 なお、 Bの方法における DNA 切断触媒 3は、 含有ホスホノ基が 0又は 1個のものである ( A方法における
DNA切断触媒 3は、 ホスホノ基を複数個 (2個以上) 含有) 。
図 2は、 本発明の複合化合物の合成例を示すスキーム図 (概略) である。
図 3は、 本発明の複合化合物を用いた 「2本鎖 DNAの切断」 の概要を示す図 である。 具体的には、 2本鎖 DNAのそれぞれの鎖に相補的に結合し得るぺプチ ド核酸 (PNA) に、 複数のホスホノ酸基を含有する基を結合することで、 触媒 (Ce(IV)) が切断部位に濃縮されることを表している。
図 4は、 本発明の方法を用いた標的 DNA の位置選択的切断 (1 ) (実施例
2 ; 85 mer target with 5-base gap, t=114 h, 50 μΜ incubated Ce(IV)/EDTA.) の結果を示す図である。 左図 (A) は、 20%変性ポリアク リル アミ ドゲル電気泳動の結果であり、 右図 (B ) は、 標的 DNAに対して使用した 本発明の各種複合化合物の種類と組み合わせ (標的 DNAに対してハイブリダィ ゼーシヨンさせた DNA誘導体の種類と態様) を概略的に示した図である。 なお、 レーン 4の態様が、 従来法の中では最も高いの切断活性を示すものである。
図 5は、 本発明の方法を用いた標的 DNA の位置選択的切断 (2 ) (実施例
3 ; 41 mer target with 1-base gap, t=67 h, 20 μΜ non -incubated Ce(IV)/EDTA.) の結果を示す図である。 左図 (A) は、 20%変性ポリアクリル アミ ドゲル電気泳動の結果であり、 右図 (B ) は、 標的 DNAに対して使用した 本発明の各種複合化合物の種類と組み合わせ (標的 DNAに対してハイブリダィ ゼーシヨンさせた DNA誘導体の種類と態様) を概略的に示した図である。
図 6は、 本発明の方法を用いた標的 DNA の位置選択的切断 (3 ) (実施例
4 ; 85 mer target with 5'base gap, t=54 h, 4 μΜ incubated Ce(IV)/EDTA or Ce(III).) の結果を示す図である。 左図 (A) は、 20%変性ポリアクリルアミ ド ゲル電気泳動の結果であり、 右図 (B ) は、 標的 DNAに対して使用した本発明 の各種複合化合物の種類と組み合わせ (標的 DNAに対してハイブリダィゼーシ ョンさせた DNA誘導体の種類と態様) を概略的に示した図である。 符号の説明
1 :標的 DNA、 2 :標的 DNAの所望の領域に結合する分子、
3 : DNA切断触媒 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を詳細に説明する。 本発明の範囲はこれらの説明に拘束されるこ とはなく、 以下の例示以外についても、 本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変 更し実施し得る。
なお、 本明細書は、 本願優先権主張の基礎となる特願 2 0 0 7— 2 9 9 7 4 7 号明細書の全体を包含する。 また、 本明細書において引用された全ての刊行物、 例えば先行技術文献、 及び公開公報、 特許公報その他の特許文献は、 参照として 本明細書に組み込まれる。
1 . 本発明の概要
DNA等の核酸を所定の位置で切断するには、 (1)核酸を切断する触媒分子と、 (2)核酸の所定の領域 (位置) に結合して活性化する分子とを用いるのが一般的 な手法である。 (1)としては、 本発明者が従来明らかにしているように、 セリウ ム (IV)イオン及びその錯体が極めて有効である。 しかし、 これまでは、 これらの イオン及びその錯体を、 核酸の所定の領域に結合する分子に結合させる適当な手 法がなかったため、 上記 (1)及び (2)の両者は独立に反応系に加えられており、 そ のため、 切断効率が低く、 切断の位置選択性も不十分であった。 また、 核酸を切 断するために大量の触媒を必要とした。 さらに細胞内で核酸を選択的に切断する には、 セリゥム (IV)錯体と核酸認識分子との両者をそれぞれ細胞内に導入する必 要があり、 これは容易に実現できるものではなかった。 本発明は、 このような課 題を解決することを目的の一つとするものであり、 水溶液中で容易に調製可能で、 しかも安定で、 核酸を所望の位置で効率的に切断する標的核酸の切断方法を提供 するものである。
本発明の一態様は、 水溶液中で容易に調製でき、 しかも水溶液中で安定なリン カーを用いて、 セリウム (IV)錯体と核酸認識分子とを結合し、 これを用いて核酸 を切断する方法である。 このように、 切断能を有するセリウム (IV)錯体を核酸中 のターゲット領域に固定することで、 核酸を所望位置のみで選択的に切断するこ とができる (図 1参照) 。 また、 本発明の他の一態様としては、 セリウム (IV)の 代わりにセリウム (III) (セリウム (III)イオンやセリウム (III)錯体) を用いる方法 も挙げられる。 セリウム (III)は、 反応系内で、 空気中の酸素等と反応して自発的 に酸化され、 セリウム (IV)となり、 DNA切断活性を有するものとなる。
2 . 標的核酸の切断方法
本発明の標的核酸の切断方法は、 標的核酸に、 所定の複合化合物と金属イオン 若しくは金属錯体とをそれぞれ接触させるか、 又は所定の複合化合物に金属ィォ ン若しくは金属錯体を結合させたものを接触させる方法である。 ここで、 標的核 酸としては、 限定はされないが、 例えば DNA ( 1本鎖及び 2本鎖) が好ましい。 ( 1 ) 複合化合物
本発明の方法においては、 複数のホスホノ基 (- P(0)(OH)2) を含有する化合 物と、 特定の核酸配列に結合する化合物とが、 O—アルキルォキシム基 (-0- N=) を含有するリンカ一部分により結合されてなる複合化合物を用いることが できる。
当該複合化合物としては、 複数のホスホノ基 (- P(O)(OH)2) を含有する化合 物中のホスホノ基の数は、 複数であればよく限定はされないが、 例えば、 2〜1 0が好ましく、 より好ましくは 3〜 6である。
当該複合化合物としては、 特定の核酸配列に結合する化合物が、 例えばオリゴ ヌクレオチド又はべプチド核酸 (PNA)であるものが好ましい。 オリゴヌクレオチ ドとしては、 DNA、 RNA及びその誘導体が挙げられる。 また、 PNA は、 アミ ド結合を主鎖に、 核酸塩基を側鎖に持つ高分子であり、 例えば 「生命科学のニュ 一セントラルドグマ」 (化学同人、 平成 1 4年発行) の第 6 6ページに記載され ているものを利用することができる。 当該オリゴヌクレオチドは、 塩基数が 7〜 5 0塩基であるものが好ましく、 より好ましくは 1 0〜2 0塩基である。 また、 当該ペプチド核酸は、 塩基数が 5〜 2 5塩基であるものが好ましく、 より好まし くは 7〜:! 5塩基である。
当該複合化合物においては、 O—アルキルォキシム基 (- O-N= を含有する リンカ一部分は、 上述した複数のホスホノ基を含有する化合物由来の部分と、 特 定の核酸配列に結合する化合物由来の部分とを連結する部分である。 この o—ァ ルキルォキシム基は、 O—アルキルヒ ドロキシァミンとアルデヒ ド基とから水溶 液中で容易に合成することができる (図 2の合成スキーム参照) 。 詳しくは、 複 数のホスホノ基を含有する化合物にアルデヒ ド基を導入したものと、 特定の核酸 配列に結合する化合物 (オリゴヌクレオチド等) に O—アルキルヒ ドロキシアミ ンを導入したものを調製し、 これら両者を反応させることで、 0 _アルキルォキ シム基が形成されるとともに当該基を介した複合化合物が生成される。 当該複合 化合物は、 標的核酸の切断条件下において容易に調製することができるものであ る。 また、 o—アルキルォキシム基は、 水溶液中の標的核酸の切断条件下で、 構 造上十分に安定性が高いため、 結果として標的核酸の切断効率を高め、 非特異切 断を低減することにも効果を発揮するものである。 なお、 o—アルキルォキシム 基を含有するリンカ一部分は、 図 2に示した構造に限定されるわけではない。 本 発明において、 当該複合化合物は、 o—アルキルォキシム基をリンカ一部分に用 いることにより初めて得られた、 核酸切断触媒である金属イオン等と特定の核酸 配列に結合する化合物とを効率的にハイプリッドさせるために使用できる化合物 である。
当該複合化合物は、 例えば、 下記式 (1 ) で表されるものが好ましく挙げられ る。
Figure imgf000010_0001
(式中、 R 1は特定の核酸配列に結合する化合物を表し、 R 2は複数のホスホノ 基を含有する化合物を表し、 R 3は単結合又は任意の基を表し、 nは 1〜 1 0 (好ましくは 3〜6 ) の整数を表す。 ) また、 上記式 (1 ) において、 R 1がオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸で あり、 R3が下記式 (3) で表される.基である複合化合物が好ましく挙げられる
Figure imgf000011_0001
(式中、 qは 0〜2 (好ましくは 0〜1) を表し、 rは 0〜30 (好ましくは 0 〜 1 0) の整数を表す。 ) さらに、 上記式 (1) において、 R2が下記式 (2) で表されるものである複 合化合物が好ましく挙げられる。
Figure imgf000011_0002
(式中、 pは 0〜3 (好ましくは 0〜1) の整数を表す。 ) 本発明においては、 特に、 上記式 (1) において、 R1がオリゴヌクレオチド 又はペプチド核酸であり、 R 2が上記式 (2) で表されるものであり、 かつ、 R 3が上記式 (3) で表される基である複合化合物が好ましい。 このような複合化 合物としては、 例えば、 下記に列挙する複合化合物等が挙げられる (但し、 列挙 した各複合化合物中のオリゴヌクレオチド部分 (配列番号 1又は 2) は単なる例 示であり、 限定はされない。 ) 。 -GTT MT CTT A3T
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0003
Figure imgf000012_0004
本発明において、 当該複合化合物としては、 その含有する複数のホスホノ基に、 金属イオン又は金属錯体が結合したものが好ましい態様として挙げられる。 この ように金属イオン等と結合した複合化合物を用いることにより、 核酸の非特異的 な切断を大いに低減し、 切断効率及び位置選択性を飛躍的に向上させることがで きる。 また、 細胞内で標的核酸領域を選択的に切断する場合に、 複合化合物と金 属イオン等とをそれぞれ導入する必要がなく (通常、 非常に困難である) 、 一度 に導入するのみでよいため、 細胞内の核酸を容易に切断することができる。 さら には、 核酸切断触媒となる金属イオン等の使用量を大きく低減することができ、 経済性の点でも極めて好ましい。
上記金属イオン及び金属錯体は、 核酸切断の触媒としての効果を有するもので あればよく、 限定はされないが、 例えば、 セリウム (IV) (Ce(IV)) イオン、 セリ ゥム (IV)錯体、 ジルコニウム (IV)イオン、 ジルコニウム (IV)錯体、 ランタニド
(III)ィォン及びランタニド (III)錯体等が好ましく、 なかでもセリウム (IV)ィォン 及びセリゥム (IV)錯体が特に好ましい。 また、 セリゥム (IV)イオン及びセリウム (IV)錯体と同様に、 セリウム (III)イオン及びセリウム (III)錯体も、 特に好ましレ、。 セリウム (III)イオン及びセリウム (III)錯体は、 前述したように、 標的核酸を切断 する反応系において、 空気中の酸素等と反応して自発的に酸化され、 セリウム
(IV)イオン及びセリゥム (IV)錯体となり、 核酸切断の触媒としての効果を有する ものとなる。
セリウム (III)イオン及びセリウム (III)錯体は、 中性の溶液中で水酸化物及びそ の沈殿を形成しにくく均一であるため、 核酸切断分子として調製が容易である。 また、 不要なゲルとなって核酸の切断に直接に関与しない部分を構成することも ないため、 調製した分がほぼそのまま核酸切断に用いられるため、 使用量を非常 に低く抑えることができ、 経済的に有利であるのみならず、 反応系内での不要な 核酸切断を避けることができる。 さらに、 細胞内での使用も容易になるという大 きな利点を有する。
セリゥム (IV)イオンを複合化合物のホスホノ基に結合させる場合、 その反応に おいては、 セリウム (IV)イオンは、 硫酸二アンモニゥムセリウム (IV)水溶液、 硫 酸セリゥム (IV)水溶液、 塩化セリゥム (III)水溶液の酸化物、 硫酸セリゥム (III)水 溶液の酸化物、 過塩素酸セリウム (III)水溶液の酸化物など、 セリウム (IV)イオン を含む水溶液であれば、 いずれの形態であっても反応系に導入することができる 力 好ましくは硫酸二アンモニゥムセリゥム (IV)である。
セリウム (IV)錯体は、 限定はされないが、 例えば、 セリウム (IV)とポリアミン 一 N—ポリカルボン酸との錯体が特に好ましい。 セリゥム (IV)とポリアミンー N —ポリカルボン酸との錯体は、 セリゥム (IV)とポリアミンー N—ポリカルボン酸 とを水中で接触することにより得ることができる (他の錯体も同様にして得られ る。 ) 。 ここで、 ポリアミン一 N—ポリカルボン酸としては、 「金属キレート、 I一 I V」 (南江堂、 昭和 4 2年発行) に記載のものを利用することができ、 例 えば、 エチレンジァミン四酢酸、 1 , 3—ジァミノプロパン一 N, N, Ν', N' —四酢酸、 1 , 4ージアミノブタン一Ν, Ν, Ν,, Ν,一四醉酸、 ジエチレント リアミン五齚酸、 トリエチレンテトラミン一Ν, Ν, Ν,, Ν", Ν'", Ν"'—六酢 酸などが好ましく挙げられる。
なお、 セリウム (III)イオン及びセリウム (ΙΠ)錯体を用いる場合も、 上記のセリ ゥム (IV)イオン及びセリゥム (IV)錯体を用いる場合の記載が同様に適用できる。
(2) 標的核酸の切断方法
( i ) 本発明の標的核酸の切断方法の一態様としては、 標的核酸に対して、 所 定の複合化合物と金属ィオン若しくは金属錯体とをそれぞれ接触させる方法が挙 げられる。 ここで、 所定の複合化合物 (金属イオン等との結合体は除く) とは、 上記 2. (1) 項に説明した通りのものである。
( i i ) また、 本発明の標的核酸の切断方法の他の態様としては、 標的核酸に 対して、 所定の複合化合物に金属ィオン若しくは金属錯体を結合させたものを接 触させる方法が挙げられる。 ここで、 所定の複合化合物に金属イオン若しくは金 属錯体を結合させたもの (金属イオン等との結合体) とは、 上記 2. ( 1 ) 項に 説明した通りのものである。
上記 ( i ) 及び ( i i ) の切断方法においては、 金属イオン又は金属錯体がセ リゥム (III)イオン又はセリゥム (III)錯体である場合、 当該セリゥム (III)イオン又 はセリウム (III)錯体を、 標的核酸への接触前及び Z又は接触以後に酸化させ、 セ リウム (IV)イオン若しくはセリウム (IV)錯体にすることが好ましい。 ここで、 セ リゥム (III)イオン又はセリゥム (III)錯体を酸化させる態様としては、 特に限定は されないが、 例えば、 空中の酸素と反応し、 自発的になされる酸化が好ましく挙 げられる。
また、 上記 ( i ) 及び ( i i ) の切断方法においては、 前記複合化合物として、 標的核酸の標的部分の 5 ' 末端領域に結合する複合化合物 (a)と、 当該標的部分 の 3 ' 末端領域に結合する複合化合物 (b)とを使用することができる。 この際、 複合化合物 (a)及び複合化合物 (b)中の、 前記標的部分と結合する部分は、 いずれ もオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸であることが好ましい。 このような 2種 類の複合化合物を使用する場合は、 複合化合物 (a)が結合する標的核酸の 5 ' 末 端領域と複合化合物 (b)が結合する標的核酸の 3 ' 末端領域との間にギャップが 存在していて、 当該ギヤップ領域中に所望の切断点が存在するようにすることが 好ましく、 極めて位置選択性が高くかつ効率的な核酸切断が可能となる。 当該切 断方法は、 標的核酸として、 1本鎖 DNA、 及び 2本鎖 DNAのいずれか一方の鎖 を所望の位置で切断する際に有用な方法である。
さらに、 上記 ( i ) 及び ( i i ) の切断方法においては、 標的核酸が 2本鎖で あり、 かつ、 前記複合化合物として、 標的核酸の一方の鎖の標的部分と結合する 複合化合物 (A)と、 標的核酸の他方の鎖の標的部分と結合する複合化合物 (B)とを 使用することができる。 ここで、 これら 2種類の複合化合物については、 複合化 合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 互いに相補的 な部分を有し、 且つそれぞれの 5 ' 末端側及びノ又は 3 ' 末端側に互いに相補的 でない部分を有するものであることが、 2本鎖の標的核酸を効果的に切断するこ とができるため好ましい。 このような 2種類の複合化合物を使用する場合は、 複 合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分は、 いずれも オリゴヌクレオチド又はペプチド核酸であることが好ましいが、 特に、 ペプチド 核酸であることが好ましい。 ペプチド核酸である場合、 図 3に示すように、 複合 化合物中の標的部分と結合する部分が、 2本鎖である標的核酸のそれぞれの鎖に 結合 (ハイブリダィゼーシヨン) するとともに両鎖間に入り込んで 2本鎖を解き (invasion) 、 各鎖に部分的に一本鎖の領域を生じさせる。 この一本鎖の領域に 対して、 核酸切断触媒である金属イオン又は金属イオン錯体が作用し、 最終的に 2本鎖の標的核酸を所望の位置で効率的に切断することができる。
( 3 ) 標的核酸の切断方法の用途
本発明の標的核酸の切断方法は、 巨大な核酸鎖であっても所望の位置で選択的 に切断することができる方法であるため、 従来、 制限酵素の位置特異性で決定さ れていた "核酸サイズの壁" を容易に打破することができる。 すなわち、 制限酵 素を用いた遺伝子組換え技術において正確に操作できるのは、 プラスミ ド DNA に限られるが、 本発明の方法を用いれば、 ウィルスゲノムはもちろんのこと、 高 等生物の巨大な核酸鎖であっても所望の位置で選択的に切断して正確な操作が可 能となる。 例えば、 本発明の方法を in vitroで使用した場合は、 従来の方法では 容易に操作できなかった巨大 DNA等を正確に操作することができる。 また、 本 発明の方法を in vivoで使用し、 進入したウィルスゲノムを破壊すれば抗ウィル ス剤となり、 ヒ トの特定の遺伝子 (例えば癌遺伝子) を破壊すれば、 有効な癌治 療薬を提供することができる。 さらに、 ゲノム DNA中の特定の位置を切断する ことにより、 類似ゲノム間の交換反応 (相同組換え) を促進して、 ゲノムを改変 することにも利用することができる。
このように、 本発明の方法の有用な用途を列挙すると、 以下の通りとなる。
(a)有用な核酸操作ツールの供給、 (b)新たなベクターの開発 (アデノウイルスや 各種レトロウイルス等の遺伝子操作) 、 (c)ターゲッ ト能に優れた抗ウィルス剤、 (d)抗癌剤の開発 (テロメァの破壊等) 、 (e)相同組換え (生体内における遺伝子 組換え) の促進 (品種改良等) 。 ここで、 上記 (b)では、 例えば、 従来厳密な遺 伝子操作が不可能であったアデノウィルス等を正確に遺伝子操作することにより 優れたベクターを開発することが挙げられ、 上記 (c)〜(e)では、 例えば、 本発明 の方法を in vivoで活用することが挙げられる。 また、 上記 (c)では、 生体内に侵 入したウィルスのゲノムを選択的に破壊することが挙げられ、 上記 (d)及び (e)で は、 ゲノム DNAを所望の位置で切断して目的を実行することが挙げられる。
3 . 標的核酸の切断用試薬及びキット
( 1 ) 標的核酸切断用試薬
( i ) 本発明の標的核酸切断用試薬の一態様としては、 所定の複合化合物と、 金属イオン又は金属錯体とを含むものが挙げられる。 ここで、 所定の複合化合物 (金属イオン等との結合体は除く) とは、 上記 2 . ( 1 ) 項に説明した通りのも のである。 ( i i ) また、 本発明の標的核酸切断用試薬の他の態様としては、 所定の複合 化合物に金属イオン若しくは金属錯体を結合させたものを含むものが挙げられる。 ここで、 所定の複合化合物に金属イオン若しくは金属錯体を結合させたもの (金 属イオン等との結合体) とは、 上記 2 . ( 1 ) 項に説明した通りのものである。 上記 ( i ) 及び ( i i ) の試薬においては、 前記複合化合物として、 標的核酸 の標的部分の 5 ' 末端領域に結合する複合化合物 (a)と、 当該標的部分の 3 ' 末 端領域に結合する複合化合物 (b)とを含むことができる。 ここで、 複合化合物 (a) 及び複合化合物 (b)中の、 前記標的部分と結合する部分は、 いずれもオリゴヌク レオチド又はペプチド核酸であることが好ましい。 当該試薬は、 標的核酸として、 1本鎖 DNA、 及び 2本鎖 DNAのいずれか一方の鎖を所望の位置で切断する際に 有用なものである。
また、 上記 ( i ) 及び ( 1 〖) の試薬においては、 標的核酸が 2本鎖であり、 かつ、 前記複合化合物として、 標的核酸の一方の鎖の標的部分と結合する複合化 合物 (A)と、 標的核酸の他方の鎖の標的部分と結合する複合化合物 (B)とを含むこ とができる。 このような 2種類の複合化合物を含む場合は、 複合化合物 (A)及び 複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 互いに相補的な部分を有 し、 且つそれぞれの 5 ' 末端側及び 又は 3 ' 末端側に互いに相補的でない部分 を有するものであることが、 2本鎖の標的核酸を効果的に切断することができる ため好ましい。 ここで、 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と 結合する部分は、 いずれもオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸であることが好 ましいが、 特に、 ペプチド核酸であることが好ましい。
本発明の試薬は、 上述したもの以外に他の成分を含んでいてもよく、 限定はさ れない。 ( 2 ) 標的核酸切断用キット
本発明の標的核酸切断用キットは、 上述した本発明の標的核酸切断用試薬を構 成成分として含むものである。 本発明のキットは、 前述した本発明の標的核酸の 切断方法に有効に利用することができ、 極めて有用性及び実用性が高いものであ る。 本発明のキットは、 上記構成成分以外に、 他の構成成分を含んでいてもよい。 他の構成成分としては、 例えば、 各種バッファ、 滅菌水、 エツペンドルフチュー ブ、 核酸共沈剤、 各種ゲル (粉末) 及びアジ化ナトリウム等の防腐剤、 並びに実 験操作マニュアル (説明書) 等のほか、 必要に応じ、 各種電気泳動装置等も挙げ られる。 以下に、 実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、 本発明はこれらに 限定されるものではない。
〔実施例 1〕
<本発明の複合化合物の合成 >
ィソフタルイミ ドで水酸基を保護したホスホロアミダイ トモノマーと、 複数 のホスホノ基を含有するべンズアルデヒ ド誘導体 (図 2上段に記載の L1-NTP 及び L1-EDTP等) とは、 いずれも文献既知の合成方法により合成した。
図 2下段に示すように、 DNA合成機により合成した所望の DNAオリゴマー に、 イソフタルイミ ドで水酸基を保護したホスホロアミダイ トモノマーを反応 させて、 (i)の化合物を得た。 その後、 当該 (i)の化合物を、 ヒ ドラジン Zピリジン 酢酸混合物 (1 : 3 2 : 8 (v/v/v)) で処理してイソフタルイミ ド基を除去して (図 2下段の aの反応ステップ) '、 (ii)の化合物を得た。 当該 (ii)の化合物を、 水 溶液中にて、 複数のホスホノ基を含有するべンズアルデヒ ド誘導体 (L1-NTP及 び L1-EDTP 等) と反応させ、 反応させた両者間に O—アルキルォキシム基 (- 0 - N=) を形成させた (図 2下段の b又は cの反応ステップ) 。
その結果、 本発明の複合化後物として、 O—アルキルォキシム基を含むリン カー部分を備えた、 複数のホスホノ基を含有する DNA誘導体 ((iii)及び (iv)の化 合物) を得た。
〔実施例 2〕
く標的 DNAの位置選択的切断 (1 ) >
実施例 1に記載の方法により、 本発明の複合化合物として、 複数のホスホノ 基を含有する DNA誘導体を各種合成した。 なお、 各種 DNA誘導体において、 標的 DNAに結合させる部分である DNAオリゴマー部分 (塩基数 2 0 ) は、 記の配列番号 1又は 2に示される塩基配列からなる DNAとした。
5 -GCCATTCCTGATTCTAATTG-3' (配列番号 1 )
5 ' -C AC GTCTGAC AGCTGGATTC-3 ' (配列番号 2 ) 以下に、 合成した各種 DNA誘導体を示した (5'-NTP (2) 、 3'- NTP (2) 、 5'- EDTP (3) 、 3し EDTP (3) 、 5'- 2NTP (4) 、 3 -2NTP (4) 、 5し 2EDTP
(6) 及び 3し 2EDTP (6) (括弧内の数字は 1分子当たりのホスホノ基の含有 数) ) 。 但し、 後述する実施例 3及び実施例 4で用いた DNA誘導体も合わせて 列挙した。
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0002
また、 比較対照として、 DNA オリゴマーの末端にリン酸基 (1個) を有する DNA誘導体や、 未処理の DNAオリゴマーも準備した。
標的 DNA の切断反応においては、 まず、 5'-末端を FAM で標識した標的 DNA ( 塩 基 数 85 の オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド : 5'- FAM- GAACTGGACCTCTAGCTCCTCAATTAGAATCAGGAATGGCTTATGGTGCA GACTGTCGACCTAAGTAGACGCAATGTCGGACGTA-3' (配列番号 3 ;下線 部は各 DNA誘導体中の DNAォリゴマ一部分が結合 (ハイブリダイズ) する領 域) ) の 1 μ Μ水溶液 (HEPES buffer 5 mM, pH 7、 NaCl 100 mM) に、 2 種 (場合により 1種) の前記 DNA誘導体をそれぞれ終濃度 2 /ι Μ となるよう に加えた。 その後、 90°Cで 1分間加熱し、 室温まで徐冷して 2本鎖を形成させ
(ハイブリダィゼーシヨン) 、 標的 DNA中に 5塩基のギャップ部分を作った。 なお、 各種 DNA誘導体を用いた実験の態様は、 図 4の右側の概略図 (B ) に示 す通りである。 次いで、 ハイブリダィゼーシヨン後の反応系に、 Ce(IV)ZEDTA 水溶液を終濃度 50 /z Mとなるように添加し、 37°Cで 114時間反応させた。 標的 DNA の切断を確認するための分析は、 20%変性ポリアクリルアミ ドゲル電気泳 動により行った。
結果は、 図 4の左側の写真 (A) に示す通りであった。 各レーンの詳細は以 下の通りである レーン 1 :未処理
レーン 2 : Ce(IV) · EDTA錯体のみ
レーン 3 : 2本の DNAを未処理で用いたもの
レー 'ン 4 : 2本の DNAの末端にリン酸基を結合したもの
レーン 5 : 2本の DNAの一方にのみ NTP基を結合したもの
レーン 6 : 2本の DNAの他方にのみ NTP基を結合したもの
レー 'ン 7 : 2本の DNAの両方に NTP基を結合したもの
レーン 8 : 2本の DNAの一方にのみ EDTP基を結合したもの
レーン 9 : 2本の DNAの他方にのみ EDTP基を結合したもの
レーン 1 0 : 2本の DNAの両方に EDTP基を結合したもの
2種の DNA誘導体のいずれの DNAオリゴマーにも NTP基又は EDTP基を 結合した場合は、 標的 DNAがギャップ部分で効率よく切断された (レーン 7及 び 1 0 ) 。 それに対して、 未処理の DNA オリゴマーを用いた場合は (レーン 3 ) 、 標的 DNA の切断はほとんど観測されず、 また 2種の DNA 誘導体の DNA オリゴマーの末端にリン酸基を結合した場合も (レーン 4 ) 、 非常に弱い 切断しか観測されなかった。
〔実施例 3〕
<標的 DNAの位置選択的切断 (2 ) 〉
標的 DNA と して塩基数 41 のオ リ ゴヌ ク レオチ ド : 5'_FAM- CAATTAGAATCAGGAATGGCNGTGCAGACTGTCGACCTAAG-3' (配列番 号 4 ;下線部は各 DNA誘導体中の DNAオリゴマ一部分が結合 (ハイブリダィ ズ) する領域) を用いたこと、 ギャップ部位における塩基数が 1であること、 Ce(IV)/EDTA濃度が 20 / Mであること、 ならびに反応時間が 67時間である こと以外は、 基本的に実施例 2 (図 4 ) と同様の操作を行った。
結果は、 図 5の左側の写真 (A) (20%変性ポリアクリルアミ ドゲル電気泳 動の結果) に示す通りであった。
2種の DNA誘導体のいずれの DNAォリゴマーにも EDTP基又は 2EDTA基を結 合させた場合は (それぞれレーン 5, 8 , 9, 1 0 ) 、 標的 DNAがほぼ単一の 箇所のみで (ギャップ部分で) 切断された。 また、 2種の DNA誘導体のいずれ か一方の DNAオリゴマーにのみ 2EDTP基を結合した場合は (レーン 6 , 7 ) 、 レーン 5 , 8, 9, 1 0の結果には劣るものの、 十分に有効な切断が観測された。
〔実施例 4〕
<標的 DNAの位置選択的切断 (3 ) >
実施例 1に記載の方法により、 本発明の複合化合物として、 複数のホスホノ 基を含有する DNA誘導体を各種合成した。 具体的には、 実施例 2中に示した 5 -EDTP (3) 及び 3'- EDTP (3) の DNA誘導体 (括弧内の数字は 1分子当た りのホスホノ基の含有数) を合成した。 なお、 各種 DNA誘導体において、 標的 DNA に結合させる部分である DNAオリゴマ一部分 (塩基数 2 0 ) は、 実施例 2と同様、 下記の配列番号 1又は 2に示される塩基配列からなる DNAとした。
5'- GCCATTCCTGATTCTAATTG- 3' (配列番号 1 )
5'-CACGTCTGACAGCTGGATTC-3' (配列番号 2 ) また、 比較対照についても、 実施例 2と同様に、 DNAオリ ゴマーの末端にリ ン酸基 (1個) を有する DNA誘導体、 及び未処理の DNAオリ ゴマーを準備した。 標的 DNA の切断反応においては、 まず、 5'-末端を FAM で標識した標的 DNA ( 塩 基 数 85 の オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド : 5'- FAM- GAACTGGACCTCTAGCTCCTCAATTAGAATCAGGAATGGCTTATGGTGCA GACTGTCGACCTAAGTAGACGCAATGTCGGACGTA-3' (配列番号 3 ;下線 部は各 DNA誘導体中の DNAオリゴマー部分が結合 (ハイブリダィズ) する領 域) ) の Ι μ Μ水溶液 (HEPES buffer 5 mM, pH 7、 NaCl 100 mM) に、 2 種 (場合により 1種) の前記 DNA誘導体をそれぞれ終濃度 1 μ Μ となるよう に加えた。 その後、 90°Cで 1分間加熱し、 室温まで徐冷して 2本鎖を形成させ (ハイブリダィゼーシヨン) 、 標的 DNA中に 5塩基のギャップ部分を作った。 なお、 各種 DNA誘導体を用いた実験の態様は、 図 6の右側の概略図 (B ) に示 す通りである。 次いで、 ハイブリダィゼーシヨン後の反応系に、 Ce(IV)ZEDTA 水溶液あるいは Ce(III)水溶液 (具体的には Ce(N03)3水溶液) を、 終濃度 となるように添加し、 50°Cで 94 時間反応させた。 ここで、 添加した Ce(III)は、 反応系内で、 (空気中由来の酸素によって自発的に) 酸化され Ce(IV)に変化し た。 標的 DNAの切断を確認するための分析は、 20%変性ポリアクリルアミ ドゲ ル電気泳動により行った。
結果は、 図 6の左側の写真 (A) に示す通りであった。 各レーンの詳細は以 下の通りである。 レーン N :未処理
レーン P 4 : Ce(IV) · EDTA錯体のみ
レーン P 3 : Ce(III)のみ
レーン 1 : 2本の DNAの両方の末端にリン酸基を結合したもの
レーン 2 : 1本の DNAに EDTP基を結合したもの
レーン 3 : 1本の DNAに EDTP基を結合したもの
レーン 4 : 2本の DNAの両方に EDTP基を結合したもの
レーン 5 : 2本の DNAの両方の末端にリン酸基を結合したもの
レーン 6 : 1本の DNAに EDTP基を結合したもの
レーン 7 : 1本の DNAに EDTP基を結合したもの
レーン 8 : 2本の DNAの両方に EDTP基を結合したもの
(レーン :!〜 4は Ce(I V) · EDTA錯体を添加, レーン 5〜 8は Ce(III)を添加) Ce(IV)ノ EDTAを添加した反応系では (レーン:!〜 4 ) 、 2種の DNA誘導体 のいずれの DNAオリゴマーにも EDTP基を結合した場合に (レーン 4 ) 、 標的 DNAのギャップ部分での切断効率が顕著に高かった。
これに対して、 Ce(III)を添加した反応系では (レーン 5〜8 ) 、 1種の DNA 誘導体の DNAオリ ゴマーに EDTP基を結合した場合でも (レーン 6 ) 、 ある程 度高い切断効率が認められ、 2種の DNA誘導体のいずれの DNAオリゴマ一にも EDTP基を結合した場合は (レーン 8 ) は、 Ce(IV)ノ EDTAを添加した場合 (レ ーン 4 ) よりも相当顕著に高い切断効率が認められた。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 金属イオンや金属イオン錯体を核酸 (DNA等) の切断触媒 として用いて標的核酸を所望の位置で切断する方法であって、 位置選択性及び反 応効率が高く、 副反応性 (非特異反応性) が低く、 さらに経済性及び簡便性にも 優れた、 標的核酸の切断方法を提供することができる。 ここで、 経済性について は、 例えば、 金属イオン等の切断触媒の使用量を大きく低減することができ、 簡 便性については、 例えば、 当該方法に用いる新規化合物を核酸の切断反応条件下 で合成することができるという点で優れている。 このような点で、 本発明の標的 核酸の切断方法は、 極めて有用であり実用性の高いものである。
また本発明によれば、 上記本発明の切断方法に用い得る新規複合化合物、 試薬 及びキットを提供することができる。 当該新規複合化合物は、 上述のように、 核 酸の切断反応条件下において合成可能であるため簡便性に優れ、 また合成後は、 同条件下において構造上非常に安定なものであるため、 標的核酸の切断効率を一 層向上させることができる。 配列表フリーテキス ト
配列番号 1 :合成 DNA
配列番号 2 :合成 DNA
配列番号 3 :合成 DNA
配列番号 4 :合成 DNA
配列番号 4 : nは a、 c、 g又は tを表す (存在位置 21) 。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数のホスホノ基を含有する化合物と、 特定の核酸配列に結合する化合物と 力 O—アルキルォキシム基を含有するリンカ一部分により結合されてなる、 複合化合物。
2 . 特定の核酸配列に結合する化合物が、 オリゴヌクレオチド又はべプチド核酸 である、 請求項 1記載の複合化合物。
3 . オリゴヌクレオチドの塩基数が 7〜 5 0塩基であり、 又はペプチド核酸の塩 基数が 5〜2 5塩基である、 請求項 2記載の複合化合物。
4 . 前記核酸が DNAである、 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の複合化合物。
5 . 下記式 (1 ) で表される請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の複合化合物。
Figure imgf000025_0001
(式中、 R 1は特定の核酸配列に結合する化合物を表し、 R 2は複数のホス ホノ基を含有する化合物を表し、 R 3は単結合又は任意の基を表し、 nは 1
1 0の整数を表す。 )
6 . R 1がオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸であり、 R 3が下記式 (3 ) で 表される基である、 請求項 5記載の複合化合物。
Figure imgf000025_0002
(式中、 qは 0〜2を表し、 rは 0〜3 0の整数を表す。 )
R 2が下記式 (2 ) で表されるものである、 請求項 5又は 6記載の複合化合
Figure imgf000026_0001
(式中、 pは 0〜3の整数を表す。 )
8 . 前記ホスホノ基に、 金属イオン又は金属錯体が結合したものである、 請求項 1〜 7のいずれか 1項に記載の複合化合物。
9 . 金属イオン又は金属錯体が、 セリウム (IV)イオン若しくはセリウム (IV)錯体、 又はセリウム (III)イオン若しくはセリウム (III)錯体である、 請求項 8記載の 複合化合物。
1 0 . 錯体が、 セリウム (IV)又はセリウム (III)とポリアミン一N—ポリカルボン 酸との錯体である、 請求項 9記載の複合化合物。
1 1 . 標的核酸に、 請求項 1〜 7のいずれか 1項に記載の複合化合物と、 金属ィ オン又は金属錯体とを接触させる、 標的核酸の切断方法。
1 2 . 金属イオン又は金属錯体が、 セリウム (IV)イオン若しくはセリウム (IV)錯 体、 又はセリウム (III)イオン若しくはセリウム (III)錯体である、 請求項 1 1 記載の方法。
1 3 . 錯体が、 セリウム (IV)又はセリウム (III)とポリアミン一 N—ポリカルボン 酸との錯体である、 請求項 1 2記載の方法。
1 4 . セリゥム (III)イオン又はセリゥム (III)錯体を、 標的核酸への接触前及び 又は接触以後に酸化させ、 セリゥム (IV)イオン若しくはセリゥム (IV)錯体に することを特徴とする、 請求項 1 2又は 1 3記載の方法。
1 5 . 標的核酸に、 請求項 8〜 1 0のいずれか 1項に記載の複合化合物を接触さ せる、 標的核酸の切断方法。
1 6 . 複合化合物中の金属イオン又は金属錯体がセリゥム (III)イオン又はセリゥ ム (ΙΠ)錯体であって、 当該セリウム (III)イオン又はセリウム (III)錯体を、 標 的核酸への接触前及びノ又は接触以後に酸化させ、 セリゥム (IV)イオン若し くはセリゥム (IV)錯体にすることを特徴とする、 請求項 15記載の方法。
1 7. 標的核酸が DNAである、 請求項 1 1〜16のいずれか 1項に記載の方法。
18. 前記複合化合物として、 標的核酸の標的部分の 5' 末端領域に結合する複 合化合物 (a)と、 当該標的部分の 3' 末端領域に結合する複合化合物 (b)とを 使用する、 請求項 1 1〜17のいずれか 1項に記載の方法。
19. 複合化合物 (a)が結合する標的核酸の 5' 末端領域と複合化合物 (b)が結合 する標的核酸の 3' 末端領域との間にギャップが存在し、 当該ギャップ中に 所望の切断点が存在する、 請求項 18記載の方法。
20. 複合化合物 (a)及び複合化合物 (b)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 いずれもオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸である、 請求項 19記載の方 法。
21. 標的核酸が 2本鎖であり、 前記複合化合物として、 標的核酸の一方の鎖の 標的部分と結合する複合化合物 (A)と、 標的核酸の他方の鎖の標的部分と結 合する複合化合物 (B)とを使用する、 請求項 1 1〜1 7のいずれか 1項に記 載の方法。
22. 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 いずれもオリゴヌクレオチド又はペプチド核酸である、 請求項 21記載の方 法。
23. 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 互いに相補的な部分を有し、 且つそれぞれの 5' 末端側及びノ又は 3' 末端 側に互いに相補的でない部分を有する、 請求項 22記載の方法。
24. 請求項 1〜 7のいずれか 1項に記載の複合化合物と、 金属イオン又は金属 錯体とを含む、 標的核酸の切断用試薬。
25. 金属イオン又は金属錯体が、 セリウム (IV)イオン若しくはセリウム (IV)錯 体、 又はセリウム (III)イオン若しくはセリウム (III)錯体である、 請求項 22 記載の試薬。
26. 錯体が、 セリウム (IV)又はセリウム (III)とポリアミン一 N—ポリカルボン 酸との錯体である、 請求項 25記載の試薬。
27. 請求項 8〜10のいずれか 1項に記載の複合化合物を含む、 標的核酸の切 断用試薬。
2 8 . 前記複合化合物が、 標的核酸の標的部分の 5 ' 末端領域に結合する複合化 合物 (a)と、 当該標的部分の 3 ' 末端領域に結合する複合化合物 (b)とを含む、 請求項 2 4〜 2 7のいずれか 1項に記載の試薬。
2 9 . 複合化合物 (a)及び複合化合物 (b)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 いずれもオリゴヌクレオチド又はべプチド核酸である、 請求項 2 8記載の試 。
3 0 . 標的核酸が 2本鎖であり、 前記複合化合物が、 標的核酸の一方の鎖の標的 部分と結合する複合化合物 (A)と、 標的核酸の他方の鎖の標的部分と結合す る複合化合物 (B)とを含む、 請求項 2 4〜2 7のいずれか 1項に記載の試薬。
3 1 . 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 いずれもオリゴヌクレオチド又はぺプチド核酸である、 請求項 3 0記載の試
3 2 . 複合化合物 (A)及び複合化合物 (B)中の、 前記標的部分と結合する部分が、 互いに相補的な部分を有し、 且つそれぞれの 5 ' 末端側及び Z又は 3 ' 末端 側に互いに相補的でない部分を有する、 請求項 3 1記載の試薬。
3 3 . 請求項 2 4〜3 2のいずれか 1項に記載の試薬を含む、 標的核酸の切断用 やノ ト。
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