説明

リシンリボスイッチ、リシンリボスイッチを用いた構造に基づく化合物設計、ならびにリシンリボスイッチを用いた使用のための方法および組成物

リシンリボスイッチは、抗生物質および他の小分子治療に対する標的である。化合物を使用することにより、リシンリボスイッチを刺激し、活性化し、阻害し、そして/または不活性化することができる。化合物とRNA分子とを接触させることによってRNA分子またはRNA分子をコードする遺伝子の発現を変化させるための組成物および方法もまた開示され、ここで、そのRNA分子は、リシンリボスイッチを含む。リシンリボスイッチを活性化するか、不活性化するか、または遮断することによってこのリボスイッチを含む天然に存在する遺伝子またはRNAの発現を制御するための組成物および方法もまた開示される。


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【特許請求の範囲】
【請求項1】
遺伝子発現を阻害する方法であって、該方法は、
(a)化合物と細胞とを接触させる工程を包含し、
(b)ここで、該化合物は、式I:
【化6】

の構造を有し、ここで、RおよびRは、各々独立して正に帯電しているか、水素結合供与体として機能し得るか、またはその両方であり、
は、負に帯電し、Rは、負に帯電しているか、またはRおよびRは、正味の負電荷を有する共鳴混成体であり、
またはRの少なくとも1つは、CH、CH、NH、O、O、OH、S、S、SH、C−R14、CH−R14またはN−R14であり、ここで、R14は、CH、CH、O、O、OH、S、SまたはSHであり、
は、C、CH、CH、NH、O、S、C−R、CH−RまたはN−Rであり、ここで、Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、イソ−ブチル、シクロブチル、エテニル、3−プロペニル、1−プロペニル、イソプロペニル、3−ブテニル、4−ブテニル、3−プロピニル、3−ブチニル、4−ブチニル、ジアジリニル、アジリジニル、ウラゾリル、アゼチジニル、ピラゾリジニル、イミダゾリジニル、オキサゾリジニル、イソオキサゾリニル、イソオキサゾリル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、イソチアゾリニル、オキサチアゾリジノニル、オキサゾリジノニル、ヒダントイニル、テトラヒドロフラニル、ピロリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニルまたはピペリジン−2−オニル(バレロラクタム)であり、
は、NH、NH、OH、SH、NOH、NHNH、NHNH、COH、SOOH、B(OH)またはイミダゾリウムであり、
は、N、NH、NH、NH、O、OH、S、SH、C−R13、CH−R13、N−R13、NH−R13、O−R13またはS−R13であり、ここで、R13は、NH、NH、COH、B(OH)、CH(NH、C(NH、CNHNH、C(NH、ヒドロキシメチル、1−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシエチル、1,2−ジヒドロキシエチル、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル、1−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、1,3−ジヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピル、1−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、4−ヒドロキシブチル、1,4ジヒドロキシブチル、2,4−ジヒドロキシブチル、1−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、1−ヒドロキシメチル−1−メチルエチル、トリスヒドロキシメチルメチル、チオールメチル、1−チオールエチル、2−チオールエチル、1,2−ジチオールエチル、2−チオール−1−メチルエチル、1−チオールプロピル、2−チオールプロピル、3−チオールプロピル、1,3−ジチオールプロピル、2,3−ジチオールプロピル、1−チオールブチル、2−チオールブチル、3−チオールブチル、4−チオールブチル、1、4ジチオールブチル、2,4−ジチオールブチル、1−チオール−2−メチルプロピル、2−チオール−2−メチルプロピル、3−チオール−2−メチルプロピル、1−チオールメチル−1−メチルエチル、トリスチオールメチルメチル、アミノメチル、1−アミノエチル、2−アミノエチル、1,2−ジアミノエチル、2−アミノ−1−メチルエチル、1−アミノプロピル、2−アミノプロピル、3−アミノプロピル、1,3−ジアミノプロピル、2,3−ジアミノプロピル、1−アミノブチル、2−アミノブチル、3−アミノブチル、4−アミノブチル、1,4ジアミノブチル、2,4−ジアミノブチル、1−アミノ−2−メチルプロピル、2−アミノ−2−メチルプロピル、3−アミノ−2−メチルプロピル、1−アミノメチル−1−メチルエチル、トリスアミノメチルメチルであるか、または存在せず、
は、R>R>Rの優先順位に基づいてS配置を有し、
、R、R、R10およびR11は、各々独立して、C、CH、CH、N、NH、OまたはSであり、
−−−−−−は、各々独立して、単結合または二重結合を表し、
該化合物は、リシンではなく、
該細胞は、リシン応答性リボスイッチを含むRNAをコードする遺伝子を含み、ここで該化合物は、該リシン応答性リボスイッチに結合することによって該遺伝子の発現を阻害する、
方法。
【請求項2】
が、正に帯電していて、水素結合供与体として機能し得る、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
が、帯電していない、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
が、C、OまたはSである、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
のpKが、7以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
13が、正に帯電しているか、水素結合供与体として機能し得るか、またはその両方である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
、R、R、R、R10およびR11が、すべて同時にC、CHまたはCHではない、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
、R、R、RおよびRが、同時にそれぞれO、NH、NH、OおよびSではない、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
【請求項9】
、R、RおよびRが、同時にそれぞれO、H、NHおよびOではない、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
【請求項10】
、R、R、RおよびRが、同時にそれぞれCO、NH、NHおよびHではない、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
、R、R、RおよびR11が、同時にそれぞれO、NH、NH、OおよびC−COではない、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
【請求項12】
、R、RおよびRが、同時にそれぞれNHOH、NH、NH、OおよびSではない、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
【請求項13】
が、NH、O、S、C−R、CH−RまたはN−Rであり、ここで、Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、イソ−ブチル、シクロブチル、エテニル、3−プロペニル、1−プロペニル、イソプロペニル、3−ブテニル、4−ブテニル、3−プロピニル、3−ブチニル、4−ブチニル、ジアジリニル、アジリジニル、ウラゾリル、アゼチジニル、ピラゾリジニル、イミダゾリジニル、オキサゾリジニル、イソオキサゾリニル、イソオキサゾリル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、イソチアゾリニル、オキサチアゾリジノニル、オキサゾリジノニル、ヒダントイニル、テトラヒドロフラニル、ピロリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニルまたはピペリジン−2−オニル(バレロラクタム)である、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
【請求項14】
が、NH、OH、SH、NOH、NHNH、NHNH、COH、SOOH、B(OH)またはイミダゾリウムである、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
【請求項15】
が、N、NH、NH、O、OH、S、SH、C−R13、CH−R13、N−R13、NH−R13、O−R13またはS−R13であり、ここで、R13は、NH、NH、COH、B(OH)、CH(NH、C(NH、CNHNH、C(NH、ヒドロキシメチル、1−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシエチル、1,2−ジヒドロキシエチル、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル、1−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、1,3−ジヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピル、1−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、4−ヒドロキシブチル、1,4ジヒドロキシブチル、2,4−ジヒドロキシブチル、1−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、1−ヒドロキシメチル−1−メチルエチル、トリスヒドロキシメチルメチル、チオールメチル、1−チオールエチル、2−チオールエチル、1,2−ジチオールエチル、2−チオール−1−メチルエチル、1−チオールプロピル、2−チオールプロピル、3−チオールプロピル、1,3−ジチオールプロピル、2,3−ジチオールプロピル、1−チオールブチル、2−チオールブチル、3−チオールブチル、4−チオールブチル、1,4ジチオールブチル、2,4−ジチオールブチル、1−チオール−2−メチルプロピル、2−チオール−2−メチルプロピル、3−チオール−2−メチルプロピル、1−チオールメチル−1−メチルエチル、トリスチオールメチルメチル、アミノメチル、1−アミノエチル、2−アミノエチル、1,2−ジアミノエチル、2−アミノ−1−メチルエチル、1−アミノプロピル、2−アミノプロピル、3−アミノプロピル、1,3−ジアミノプロピル、2,3−ジアミノプロピル、1−アミノブチル、2−アミノブチル、3−アミノブチル、4−アミノブチル、1,4ジアミノブチル、2,4−ジアミノブチル、1−アミノ−2−メチルプロピル、2−アミノ−2−メチルプロピル、3−アミノ−2−メチルプロピル、1−アミノメチル−1−メチルエチル、トリスアミノメチルメチルであるか、または存在しない、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。
【請求項16】
10が、N、NH、OまたはSである、請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
【請求項17】
が、CHである、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
【請求項18】
前記細胞が、遺伝子発現が阻害される必要があると同定されている、請求項1〜17のいずれかに記載の方法。
【請求項19】
前記細胞が、細菌細胞である、請求項1〜18のいずれかに記載の方法。
【請求項20】
前記化合物が、前記細菌細胞を殺滅するか、または該細菌細胞の成長を阻害する、請求項1〜19のいずれかに記載の方法。
【請求項21】
前記化合物を対象に投与することによって、前記化合物と前記細胞とを接触させる、請求項1〜20のいずれかに記載の方法。
【請求項22】
前記化合物が、基質としてリシンを有する前記対象の酵素に対する基質ではない、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
前記化合物が、リシンを変化させる前記対象の酵素に対する基質ではない、請求項21または22のいずれかに記載の方法。
【請求項24】
前記化合物が、リシンを代謝する前記対象の酵素に対する基質ではない、請求項21〜23のいずれかに記載の方法。
【請求項25】
前記化合物が、リシンを異化する前記対象の酵素に対する基質ではない、請求項21〜24のいずれかに記載の方法。
【請求項26】
前記細胞が、前記対象内の細菌細胞であり、前記化合物は、該細菌細胞を殺滅するか、または該細菌細胞の成長を阻害する、請求項21〜25のいずれかに記載の方法。
【請求項27】
前記対象が、細菌に感染している、請求項21〜26のいずれかに記載の方法。
【請求項28】
前記細胞が、リシンリボスイッチを含む、請求項21〜27のいずれかに記載の方法。
【請求項29】
前記化合物が、別の抗菌化合物と組み合わせて投与される、請求項21〜28のいずれかに記載の方法。
【請求項30】
前記化合物が、バイオフィルムにおける細菌の成長を阻害する、請求項1〜29のいずれかに記載の方法。
【請求項31】
式I:
【化7】

の構造を有する化合物であって、ここで、RおよびRは、各々独立して、正に帯電しているか、水素結合供与体として機能し得るか、またはその両方であり、
は、負に帯電し、Rは、負に帯電しているか、またはRおよびRは、正味の負電荷を有する共鳴混成体であり、
またはRの少なくとも1つは、CH、CH、NH、O、O、OH、S、S、SH、C−R14、CH−R14またはN−R14であり、ここで、R14は、CH、CH、O、O、OH、S、SまたはSHであり、
は、C、CH、CH、NH、O、S、C−R、CH−RまたはN−Rであり、ここで、Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、イソ−ブチル、シクロブチル、エテニル、3−プロペニル、1−プロペニル、イソプロペニル、3−ブテニル、4−ブテニル、3−プロピニル、3−ブチニル、4−ブチニル、ジアジリニル、アジリジニル、ウラゾリル、アゼチジニル、ピラゾリジニル、イミダゾリジニル、オキサゾリジニル、イソオキサゾリニル、イソオキサゾリル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、イソチアゾリニル、オキサチアゾリジノニル、オキサゾリジノニル、ヒダントイニル、テトラヒドロフラニル、ピロリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニルまたはピペリジン−2−オニル(バレロラクタム)であり、
は、NH、NH、OH、SH、NOH、NHNH、NHNH、COH、SOOH、B(OH)またはイミダゾリウムであり、
は、N、NH、NH、NH、O、OH、S、SH、C−R13、CH−R13、N−R13、NH−R13、O−R13またはS−R13であり、ここで、R13は、NH、NH、COH、B(OH)、CH(NH、C(NH、CNHNH、C(NH、ヒドロキシメチル、1−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシエチル、1,2−ジヒドロキシエチル、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル、1−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、1,3−ジヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピル、1−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、4−ヒドロキシブチル、1,4ジヒドロキシブチル、2,4−ジヒドロキシブチル、1−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、1−ヒドロキシメチル−1−メチルエチル、トリスヒドロキシメチルメチル、チオールメチル、1−チオールエチル、2−チオールエチル、1,2−ジチオールエチル、2−チオール−1−メチルエチル、1−チオールプロピル、2−チオールプロピル、3−チオールプロピル、1,3−ジチオールプロピル、2,3−ジチオールプロピル、1−チオールブチル、2−チオールブチル、3−チオールブチル、4−チオールブチル、1,4ジチオールブチル、2,4−ジチオールブチル、1−チオール−2−メチルプロピル、2−チオール−2−メチルプロピル、3−チオール−2−メチルプロピル、1−チオールメチル−1−メチルエチル、トリスチオールメチルメチル、アミノメチル、1−アミノエチル、2−アミノエチル、1,2−ジアミノエチル、2−アミノ−1−メチルエチル、1−アミノプロピル、2−アミノプロピル、3−アミノプロピル、1,3−ジアミノプロピル、2,3−ジアミノプロピル、1−アミノブチル、2−アミノブチル、3−アミノブチル、4−アミノブチル、1,4ジアミノブチル、2,4−ジアミノブチル、1−アミノ−2−メチルプロピル、2−アミノ−2−メチルプロピル、3−アミノ−2−メチルプロピル、1−アミノメチル−1−メチルエチル、トリスアミノメチルメチルであるか、または存在せず、
は、R>R>Rの優先順位に基づいてS配置を有し、
、R、R、R10およびR11は、各々独立して、C、CH、CH、N、NH、OまたはSであり、
−−−−−−は、各々独立して、単結合または二重結合を表し、
該化合物は、リシンではない、
化合物。
【請求項32】
が、正に帯電していて、水素結合供与体として機能し得る、請求項31に記載の化合物。
【請求項33】
が、帯電していない、請求項31または32に記載の化合物。
【請求項34】
が、C、OまたはSである、請求項31〜33のいずれかに記載の化合物。
【請求項35】
のpKが、7以上である、請求項31〜34のいずれかに記載の化合物。
【請求項36】
13が、正に帯電しているか、水素結合供与体として機能し得るか、またはその両方である、請求項31〜35のいずれかに記載の化合物。
【請求項37】
、R、R、R、R10およびR11が、すべて同時にC、CHまたはCHではない、請求項31〜36のいずれかに記載の化合物。
【請求項38】
、R、R、RおよびRが、同時にそれぞれO、NH、NH、OおよびSではない、請求項31〜37のいずれかに記載の化合物。
【請求項39】
、R、RおよびRが、同時にそれぞれO、H、NHおよびOではない、請求項31〜38のいずれかに記載の化合物。
【請求項40】
、R、R、RおよびRが、同時にそれぞれCO、NH、NHおよびHではない、請求項31〜39のいずれかに記載の化合物。
【請求項41】
、R、R、RおよびR11が、同時にそれぞれO、NH、NH、OおよびC−COではない、請求項31〜40のいずれかに記載の化合物。
【請求項42】
、R、RおよびRが、同時にそれぞれNHOH、NH、NH、OおよびSではない、請求項31〜41のいずれかに記載の化合物。
【請求項43】
が、NH、O、S、C−R、CH−RまたはN−Rであり、ここで、Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、イソ−ブチル、シクロブチル、エテニル、3−プロペニル、1−プロペニル、イソプロペニル、3−ブテニル、4−ブテニル、3−プロピニル、3−ブチニル、4−ブチニル、ジアジリニル、アジリジニル、ウラゾリル、アゼチジニル、ピラゾリジニル、イミダゾリジニル、オキサゾリジニル、イソオキサゾリニル、イソオキサゾリル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、イソチアゾリニル、オキサチアゾリジノニル、オキサゾリジノニル、ヒダントイニル、テトラヒドロフラニル、ピロリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニルまたはピペリジン−2−オニル(バレロラクタム)である、請求項31〜42のいずれかに記載の化合物。
【請求項44】
が、NH、OH、SH、NOH、NHNH、NHNH、COH、SOOH、B(OH)またはイミダゾリウムである、請求項31〜43のいずれかに記載の化合物。
【請求項45】
が、N、NH、NH、O、OH、S、SH、C−R13、CH−R13、N−R13、NH−R13、O−R13またはS−R13であり、ここで、R13は、NH、NH、COH、B(OH)、CH(NH、C(NH、CNHNH、C(NH、ヒドロキシメチル、1−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシエチル、1,2−ジヒドロキシエチル、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル、1−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、1,3−ジヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピル、1−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、4−ヒドロキシブチル、1,4ジヒドロキシブチル、2,4−ジヒドロキシブチル、1−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、1−ヒドロキシメチル−1−メチルエチル、トリスヒドロキシメチルメチル、チオールメチル、1−チオールエチル、2−チオールエチル、1,2−ジチオールエチル、2−チオール−1−メチルエチル、1−チオールプロピル、2−チオールプロピル、3−チオールプロピル、1,3−ジチオールプロピル、2,3−ジチオールプロピル、1−チオールブチル、2−チオールブチル、3−チオールブチル、4−チオールブチル、1,4ジチオールブチル、2,4−ジチオールブチル、1−チオール−2−メチルプロピル、2−チオール−2−メチルプロピル、3−チオール−2−メチルプロピル、1−チオールメチル−1−メチルエチル、トリスチオールメチルメチル、アミノメチル、1−アミノエチル、2−アミノエチル、1,2−ジアミノエチル、2−アミノ−1−メチルエチル、1−アミノプロピル、2−アミノプロピル、3−アミノプロピル、1,3−ジアミノプロピル、2,3−ジアミノプロピル、1−アミノブチル、2−アミノブチル、3−アミノブチル、4−アミノブチル、1,4ジアミノブチル、2,4−ジアミノブチル、1−アミノ−2−メチルプロピル、2−アミノ−2−メチルプロピル、3−アミノ−2−メチルプロピル、1−アミノメチル−1−メチルエチル、トリスアミノメチルメチルであるか、または存在しない、請求項31〜44のいずれかに記載の化合物。
【請求項46】
10が、N、NH、OまたはSである、請求項31〜45のいずれかに記載の化合物。
【請求項47】
が、CHである、請求項31〜46のいずれかに記載の化合物。
【請求項48】
請求項31〜47のいずれかに記載の化合物、およびコード領域に作動可能に連結されたリシンリボスイッチを含むRNAをコードする核酸分子を含んでいる制御可能な遺伝子発現構築物を含む組成物であって、ここで、該リシンリボスイッチは、該RNAの発現を調節し、該リシンリボスイッチとコード領域とは、異種性である、組成物。
【請求項49】
前記リシンリボスイッチが、前記化合物によって活性化されたときにシグナルを生成する、請求項48に記載の組成物。
【請求項50】
前記リボスイッチが、前記化合物によって活性化されたときに立体配座を変化させ、該立体配座の変化は、立体配座依存性標識を介してシグナルを生成する、請求項48または49に記載の組成物。
【請求項51】
前記リボスイッチが、前記化合物によって活性化されたときに立体配座を変化させ、該立体配座の変化によって、該リボスイッチに連結されたコード領域の発現の変化がもたらされ、該発現の変化は、シグナルを生成する、請求項48〜50のいずれかに記載の組成物。
【請求項52】
前記シグナルが、前記リボスイッチに連結されたコード領域から発現されるレポータータンパク質によって生成される、請求項49〜51のいずれかに記載の組成物。
【請求項53】
(a)請求項31〜52のいずれかに記載の化合物を、リシンリボスイッチを含むRNAをコードする遺伝子の遺伝子発現の阻害について試験する工程であって、ここで、該阻害は、該リシンリボスイッチを介するものである、工程、
(b)細胞と、工程(a)において遺伝子発現を阻害した化合物とを接触させることによって遺伝子発現を阻害する工程
を包含する方法であって、
ここで、該細胞は、該リシンリボスイッチを含むRNAをコードする遺伝子を含み、該化合物は、該リシンリボスイッチに結合することによって該遺伝子の発現を阻害する、
方法。

【図1a】
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【図1b】
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【図2−1】
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【図2−2】
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【図2−3】
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【図2−4】
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【図3a】
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【図3b】
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【図3c】
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【図3d】
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【図4−1】
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【図4−2】
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【図4−3】
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【図4−4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公表番号】特表2010−502752(P2010−502752A)
【公表日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−527628(P2009−527628)
【出願日】平成19年9月11日(2007.9.11)
【国際出願番号】PCT/US2007/078195
【国際公開番号】WO2008/033866
【国際公開日】平成20年3月20日(2008.3.20)
【出願人】(508285617)イェール ユニバーシティー (8)
【Fターム(参考)】