Development of novel methods for the analysis of physiological functions of modified nucleic acids and amino acids based on covalent bond formation

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DNA、RNA上の核酸塩基、ヒストンタンパク質へのメチル化などの化学的な修飾反応は、遺伝子の一次配列に依存しない生理機能であるエピジェネティクス、エピトランスクリプトームの分子的な基盤である。これらを簡便かつ安価で、網羅的に解析することは、ポストゲノム時代の重要な研究課題となる。その一方で、化学的な安定性の低さなどから質量分析などの従来の手法では解析が困難となるケースもある。本研究ではこうした問題を解決した手法の開発を行う。具体的には、修飾核酸塩基、修飾アミノ酸と選択的に結合を形成する有機化学反応を見出し、反応前後で蛍光特性が変化する蛍光センサーを開発することを目指す。核酸塩基に対する修飾反応としてはシトシンに対するメチル化が最も古くから研究されているが、DNA、RNA上のアデニンに対してもメチル化が起こり、様々な生理機能に関与していることが示唆されている。例えば、RNA上のN6位のメチル化は、体内時計に関わることなどが報告されている。一方、N1位に対するメチル化に関しては不明な点が多い。本研究ではこうした問題を解決した解析法を開発するために、生理的条件下でN1-メチルアデニンと選択的に結合を形成する有機化学反応を見出し、それらを基にした検出法の開発を行っている。N1-メチルアデニンは、N1位のメチル化によりC2位の求電子性が向上している。そのため、アルカリ性水溶液中では、水酸化物イオンがC2位を攻撃し、N6-メチルアデノシンが生成するディムロス反応が起こることが報告されている。私は本反応から着想を得て、求核性の官能基を持つ化合物群を用いた検討から、ベンジルアミン誘導体が結合を形成することを見出した。さらに、フェニル基を蛍光物質であるクマリンに変換できることも見出し、N1-メチルアデニンの高感度かつリアルタイムな解析が可能な蛍光法へ展開してきた。