N2修飾グアニン誘導体の高い親和性結合は、グアニンリボスイッチのリガンド結合ポケットを大幅に破壊する

リボススイッチは、RNAターゲティング治療薬を検索するためのアプローチの開発のための重要なモデルシステムです。リボススイッチを標的とする化合物を見つける際の主な課題は、エフェクターリガンドが通常、RNAによってほぼ完全にカプセル化されていることであり、これにより、調査できる化学空間を厳しく制限します。リボススイッチのグアニン/アデニンクラスのクラスを高い親和性に結合する化合物を見つける努力は、一部はC6およびC2位置で修飾されたプリンに焦点を合わせています。これらの研究は、微小核の親和性が低く、いくつかのケースでは抗菌活性を持つ化合物を明らかにしました。これらの化合物がグアニンリボススイッチとどのように相互作用するかをさらに理解するために、C8、C6、およびC2位置で修飾を伴う代表的なグアニン誘導体の統合された構造的および機能的分析を実行しました。私たちのデータは、C6位置でのグアニンの修飾は一般に好ましくないが、C8およびC2位置での修飾は、結合親和性に関してグアニンに匹敵する化合物を生成することを示しています。驚くべきことに、N2-アセチルグアニンなどのC2修飾グアニンは、リガンドとRNAの間の重要なワトソンクリックペアリングの相互作用を完全に破壊します。これらの化合物は、グアニンのように効率的に転写終端を調節することも、プリンリボスイッチを標的とする抗菌剤の検索において、グアニン修飾の重要な新しい化学空間を開きます。

Riboswitches are important model systems for the development of approaches to search for RNA-targeting therapeutics. A principal challenge in finding compounds that target riboswitches is that the effector ligand is typically almost completely encapsulated by the RNA, which severely limits the chemical space that can be explored. Efforts to find compounds that bind the guanine/adenine class of riboswitches with a high affinity have in part focused on purines modified at the C6 and C2 positions. These studies have revealed compounds that have low to sub-micromolar affinity and, in a few cases, have antimicrobial activity. To further understand how these compounds interact with the guanine riboswitch, we have performed an integrated structural and functional analysis of representative guanine derivatives with modifications at the C8, C6 and C2 positions. Our data indicate that while modifications of guanine at the C6 position are generally unfavorable, modifications at the C8 and C2 positions yield compounds that rival guanine with respect to binding affinity. Surprisingly, C2-modified guanines such as N2-acetylguanine completely disrupt a key Watson-Crick pairing interaction between the ligand and RNA. These compounds, which also modulate transcriptional termination as efficiently as guanine, open up a significant new chemical space of guanine modifications in the search for antimicrobial agents that target purine riboswitches.