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Abstrakt

Doppelte β-Alaninsubstitutionen in 12-Ring-Pyrrol-Imidazol- Polyamiden zur Erkennung verlängerter kleiner DNA-Furchen

Takayoshi Watanabe, Ken-ichi Shinohara, Yoshinao Shinozaki, Syota Uekusa, Xiaofei Wang, Nobuko Koshikawa, Kiriko Hiraoka, Takahiro Inoue, Jason Lin, Toshikazu Bando, Hiroshi Sugiyama und Hiroki Nagase

N-Methylpyrrol (Py)-N-Methylimidazol (Im)-Polyamide (PI-Polyamide) werden zunehmend in der biomedizinischen Grundlagenforschung und angewandten Forschung eingesetzt. Obwohl β-Alanin (β)-Substitutionen in 8-Ring-PI-Polyamiden gut untersucht wurden, wurde die Wirksamkeit doppelter β-Substitutionen für die Erkennung verlängerter kleiner DNA-Furchen in vivo nicht aufgeklärt. Hier zeigen wir die Wirksamkeit doppelter β-Substitutionen in PI-Polyamiden, um die hohe Affinität der spezifischen verlängerten DNA-Bindung beizubehalten und die Zielgenexpression in Zellen zu unterdrücken. Zunächst synthetisierten wir vier 12-Ring-PI-Polyamide, die auf die AP-1-Stelle innerhalb des MMP-9-Genpromotors abzielen, 1-4, darunter ein β/β-Paar (3) und zwei benachbarte Py/β- und β/Im-Paare (4) und untersuchten die Bindungskinetik mit OligoDNA, die die bevorzugte Sequenz (5'-AGTCAGCA-3') enthielt, durch Oberflächenplasmonresonanztests und MMP-9-mRNA-Expression in MDA-MB-231-Zellen. Die PI-Polyamide 3 und 4 zeigten hohe Affinitäten der Ziel-DNA-Bindung (KD=4,33×10-8) bzw. (KD=5,00×10-8) und eine signifikante Herunterregulierung der MMP-9-Expression. Wir gingen dann davon aus, dass benachbarte Im/β- und β/Im-Paare das Problem der sich wiederholenden GC-Sequenz lösen sollten. Ein PI-Polyamid 5, das auf die E2F-Stelle 5'-TTGGCGC-3 innerhalb des MYCN-Promoters abzielt, wurde synthetisiert und die Bindungsaffinität und MYCN-Unterdrückung in MYCN-amplifizierten menschlichen CHP134-Neuroblastomzellen getestet. Das PI-Polyamid 5 zeigte eine hohe Affinität (KD = 3,07 × 10-8) zur Bindung der Zielsequenz und unterdrückte die MYCN-mRNA-Expression signifikant. Diese Ergebnisse zeigten eine mögliche Verwendung der benachbarten doppelten β-Substitutionen für 12-Ring-PI-Polyamide, insbesondere in G/C-reichen Regionen, und vorgeschlagene Substitutionen von β-Federn in PI-Polyamiden könnten die Anwendungsmöglichkeiten für die in vivo biomedizinische Forschung erweitern, die auf verlängerte genomische DNA abzielt.