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末端スタッキング駆動型DNAリン酸化プローブの創出と機能検証

末端堆积驱动的 DNA 磷酸化探针的创建和功能验证

基本信息

批准号：
20K05618
负责人：
金山直樹
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2021-2022)Shinshu University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題は、ブラシ状に集積したオリゴDNA鎖（以下、DNAブラシ）において明らかになりつつあるDNA二重鎖間の末端構造選択的なスタッキング促進現象に基づき、サンプルDNAにおける末端リン酸化状態に応じて明瞭な色変化を示す呈色システムの新原理の確立を目的としている。本年度は昨年度から引き続き、直径2マイクロ・メートルのラテックス粒子表面に形成させたDNAブラシを対象とし、DNA二重鎖末端間におけるスタッキング促進現象に末端リン酸基が及ぼす影響を評価した。昨年度までの検討において、DNAブラシを構成する一本鎖オリゴDNA鎖が平滑末端構造の二重鎖となるよう配列設計した相補鎖を添加し、さらに溶液（分散媒）の塩濃度を高めた場合に、DNAブラシ間にDNA二重鎖末端同士のスタッキング促進現象に基づく引力的な相互作用が生じることを、光ピンセットを用いた粒子間力計測より明らかにした。そこで本年度は、完全相補配列で且つ末端がリン酸化されたサンプルDNAを使用することで、DNAブラシ内に形成されるDNA二重鎖の末端にリン酸基を付与した。これまでの検討において、DNAブラシの二重鎖形成率は僅か数パーセント程度であることが確認されており、今回の検討で形成された末端リン酸化DNAブラシは、末端にリン酸基が付与された二重鎖と一本鎖が混在した構造であると推定される。末端リン酸化DNAブラシで覆われたラテックス粒子間に生じる相互作用について、溶液の塩濃度依存性を評価したところ、末端リン酸基を付与してない場合と比較して、粒子間引力が発生する臨界塩濃度が有意に上昇することを確認した。この結果は、末端リン酸基の付与によりDNA二重鎖末端間スタッキングが抑制されることを意味し、本課題で提案する末端スタッキング駆動型DNAリン酸化プローブ設計の妥当性を支持するものである。

The purpose of this project is to establish a new principle for the development of a DNA duplex chain, which promotes the phenomenon of DNA duplex chain aggregation, terminal chain acidification, and color transformation. This year, compared with last year, the effect of DNA double lock on the formation of DNA fragments on the surface of particles with a diameter of 2 mm was evaluated. In the past year, the DNA chain has been formed into a double lock structure with smooth terminal structure, and the phase complementary lock is added to the solution (dispersion medium). In the case of high concentration, the DNA chain has been formed into a double lock structure with smooth terminal structure, and the gravitational interaction between the base and the particle is measured. This year's DNA double lock was formed by complete alignment and terminal acidification. The double lock formation rate of the DNA fragment is only a few times higher than that of the DNA fragment. The double lock formation rate of the DNA fragment is only a few times higher than that of the DNA fragment. The interaction between particles and the concentration dependence of solution was evaluated. The concentration of terminal acid groups was determined by comparison. The critical concentration for the generation of interparticle attraction was intentionally increased. The results indicate that the terminal amino acid groups are assigned to the terminal amino acid groups of DNA double locks, and the terminal amino acid groups of DNA double locks are inhibited. The proposed terminal amino acid groups of DNA double locks are supported by the appropriateness of the design of DNA double locks.