酸化セリウムナノ粒子を触媒としたゲノム解析キットの開発

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本研究で開発を目指す「酸化セリウムナノ粒子を触媒としたゲノム解析キット」は、DNA切断活性を持つ酸化セリウムナノ粒子と塩基配列を認識するペプチド核酸（PNA）から構成されている。従来の我々が開発した人工DNA切断酵素では、触媒としてCe(IV)/EDTAを使用していた。この触媒は、一本鎖DNAには活性があるが二本鎖DNAはほとんど活性がないという特長があり、これを利用してPNAが二本鎖DNAにdouble-duplex invasionすることにより形成する一本鎖部分を切断して選択的な切断を実現していた。今年度は、この、一本鎖DNAと二本鎖DNAの識別能を酸化セリウムナノ粒子が有するかの検討を行った。従来のCe(IV)/EDTAと同様の特長を有していれば、ゲノムDNAの標的部分の切断が実現し、ゲノム解析キットの開発につながることが期待される。昨年度までの研究で、基質としてチミジリル（3’→5’）チミジン（TpT）が市販の酸化セリウムナノ粒子により迅速に加水分解されることを明らかにしている。そこで、今年度はPCR産物の二本鎖DNA（約400塩基対）やDNAオリゴマー（一本鎖DNA約80 mer、および、これに相補的な約40 merのDNAを加えて部分的に二本鎖としたもの）を基質として使用し、酸化セリウムナノ粒子の触媒活性をポリアクリルアミドゲル泳動を用いて評価した。その結果、酸化セリウムナノ粒子は、DNAオリゴマーに対しても触媒活性があることが明らかになった。また、その切断活性は、わずかであるが一本鎖DNAと二本鎖DNAとで異なっていた。しかし、PNAによる標的部位での一本鎖部分の形成能が不十分であり、より高効率なdouble-duplex invasionを実現することが重要な課題である。ここで、PNAの末端をある種のシアニン色素で修飾すると、特定の条件下においてinvasion複合体が安定化することが明らかになってきた。