ドメイン選択BETリガンドは,非同一の細胞機能を持つ次世代合成ゲノムリーダー/レギュレータを生成する

科学分野:

• エピジェネティクスと遺伝子調節
• 合成生物学
• 分子薬理学

背景:

• フリードライヒ性アタキシアは,フラタキシン (FXN) 遺伝子の発現が低下した遺伝疾患であり,しばしばGAAの三重複拡大によるものである.
• 合成ゲノム調節剤 (SynGR) は,特定のDNA配列を標的とし,遺伝子発現を調節するように設計された分子である.
• ブロモドメインおよびエクストラターミナルドメイン (BET) タンパク質,特にBRD4は,ブロモドメイン (BD1およびBD2) 経由でヒストンのアセチルライシン残基を認識することによって,転写調節において重要な役割を果たします.

研究 の 目的:

• 異なるBETブロモドメイン (BD1とBD2) が,FXN発現を回復するように設計されたSynGRの機能における役割を調査する.
• 次の世代のBETリガンドを,Friedreich's ataxiaのSynGR設計におけるJQ1の潜在的な代替品として評価する.
• SynGR が BET タンパク質に作用し,転写を調節する分子メカニズムを解明する.

主な方法:

• 配列選択性DNA結合ポリアミドと様々なBETリガンド (パン-BET,BD1選択性,BD2選択性) を含むSynGRの設計と合成.
• FXN遺伝子のGAAリピートロシウムにBRD4/BETタンパク質を誘導するSynGRの能力をテストする.
• 同治療実験を含む,異なるSynGR構造体とBETリガンドの存在におけるFXNロカスでの転写出力の評価.

主要な成果:

• パン-BETまたはBD2-選択リガンドを使用したSynGRはFXN転写を成功裏に誘導したが,BD1-選択リガンドはそうしなかった.
• 無結合BD1選択リガンド (GSK778) は,すべての機能性SynGRの活性を組み合わせて予期せぬ形で強化した.
• この発見は,活性なSynGRは,主にBD2結合を通じてBETタンパク質を活性化する自然の転写因子を模倣することによって機能することを示唆しています.

結論:

• BETブロモドメイン2 (BD2) を誘導することは,SynGR媒介によるFXN遺伝子の転写に不可欠です.
• BETブロモドメイン1 (BD1) を特定のリガンドでブロックすると,おそらくBETタンパク質をBD2に誘導することによって,SynGRの有効性が向上する.
• SynGRは遺伝子調節原理を理解し,治療用途のための改良された合成遺伝子調節剤を設計するために貴重な化学探査機として機能します.