[注] G4 (G-quadruplex/グアニン四重鎖)
[出典] "Targeting specific DNA G-quadruplexes with CRISPR-guided G-quadruplex-binding proteins and ligands" Qin G [..] Qu X. Nat Cell Biol 2024-07-03. https://doi.org/10.1038/s41556-024-01448-1 [所属] Changchun Institute of Applied Chemistry CAS, U Science and Technology of China.

 健康や疾患にDNA G-4重鎖 (G4) が関与することが実証されているものの、機能解析や治療目的のために特定のG4フォールディングを操作する技術は不足している。中国の研究チームは、G4安定化タンパク質/リガンドとCRISPRを併用し、特定のゲノム遺伝子座における単一または複数の標的G4フォールディングを選択的に促進する手法を実現した。

 ヌクレオリンと触媒活性のないCas9 (dCas9) を融合させることで、がん遺伝子MYCや筋関連遺伝子Itga7 のプロモーターやテロメアのG4を特異的に安定化させ、それぞれ細胞増殖の停止、筋芽細胞分化の阻害、細胞老化を引き起こすことを実証した。さらに、CRISPRはG4結合化合物ピリドジカルボキサミドとピリドスタチンにG4内選択性を付与することができる。従来のG4リガンドと比較して、CRISPR誘導ビオチン結合ピリドジカルボキサミドは、デノボG4の生物学的機能をより正確に調べることを可能にする。

[注] G4について

 鎖のグアニンに富んだDNA配列は、G四重鎖(G4s)と呼ばれる安定した分子内および分子間の四本鎖非B DNA構造に折り畳まれる1。G4形成配列はヒトゲノム中に広く存在している。ゲノム上に存在する天然のG4は、様々な重要な生物学的機能に関与していることから、G4に関連するメカニズムが、特に癌における治療的介入の潜在的な標的として注目されている。G4は一過性であり、局所の生物学的条件に従って時間と共にダイナミックに切り替わり、内在性タンパク質がそのフォールディング/アンフォールディングを制御することができる。G4の形成はG4安定化タンパク質によって誘導され、一方、ヘリカーゼはG4構造のアンフォールディングを担う。

 DNAのG4は様々な生物学的プロセスに関与していると考えられているが、多くの場合、特定の遺伝子座でDNAのG4を選択的に折り畳んだり、解き放ったりする適切な技術がないため、その原因作用はほとんど不明である。原理的には、このような技術は、G4に基づく疾患治療の開発を促進する可能性がある。これまで、ピリドスタチン (PDS)、ピリドジカルボキサミド (PDC)、およびそれらの誘導体のようなG4結合リガンドによって、DNA G4sを安定化させる非特異的な方法が、DNA G4sの効果を研究するために一般的に用いられてきた。しかしながら、これらの試薬のほとんどはG4内の選択性が極めて限定的であるため、特定のDNA G4のフォールディング/アンフォールディングイベントの影響を研究することは困難であり、治療的使用には副作用のリスクがある。

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