Development of novel RNA manipulation toward for photochemical RNA editing

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本研究では、新規光応答性人工核酸開発を通して正確なRNA操作及びDNA操作を創出し、アップコンバージョン用ナノ粒子を用いるなど長波長励起による操作を組み込むことで、最終的に細胞内で時空間制御可能な光化学的RNA編集法及びゲノム編集法の確立を目的とする。酵素特有の制約条件の影響を受けずに時空間制御可能なRNA編集、ゲノム編集に向けた新規化学反応開発をおこなった。高次構造を有するRNAならびにゲノムDNAに対する化学分子を用いた各種操作はその高次構造に起因するプローブ核酸のアクセスがそもそも難しいことが最大の障壁となっていた。たとえばゲノムDNA操作であれば、その基質となるDNA２本鎖が非常に安定な2重らせん構造を有することから、オリゴ核酸(ODN)がDNA２本鎖に対して相互作用しようとしてもすぐ押し出されてしまうため、DNA２本鎖に対して配列選択的に相互作用する人工核酸の報告例が殆どなかった。そこで、DNA２本鎖に対してCNVKを埋め込んだ人工核酸プローブをそれぞれ片側のDNA鎖に同時に相互作用させることでdoubule duplex invasion (DDI)という安定な構造を構築できるのではと考えた。まず、CNVKの架橋位置に自己架橋抑制素子となる塩基を4種類(チミン (T)、5-cyanouracil (CNU), Spacer, dSpacer)検討し、CNUがDDI構築の際に副反応として考えられる光応答性プローブ同士の架橋反応を最も抑制することを見出した。次にこのCNVKとCNUを併せもつプローブを400塩基対の長鎖ODNに対して相互作用させ385 nm光照射を１秒おこなったところ、70％以上の高収率でDDI構造が構築できることを見出した。