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光触媒を用いたmRNAピンポイント光修飾法の開発と鎖間光架橋反応の解析

利用光催化剂开发mRNA精确光修饰方法并分析链间光交联反应

基本信息

批准号：
22K14792
负责人：
山野雄平
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14792/
关键词：
DNA RNA 光触媒ラベル化光損傷光反応 APサイト架橋反応 mRNA 機能性核酸核酸損傷

项目摘要

本研究では 1．mRNAをピンポイントで光修飾する新手法の開発、および、2．光触媒反応下における鎖間架橋型の核酸損傷の機構解明を目指した。1．本年度は、配列末端に鎖状（C6）リンカーを介して光触媒を導入したプローブDNA配列を設計・合成し、モデル標的配列（DNAあるいはRNA）と二重鎖形成させた。この二重鎖に対してラベル化試薬存在下で光を照射すると、光触媒近傍の核酸塩基やラベル化試薬から光触媒に電子が移動し、生じた活性種同士がラジカル反応を起こすことで配列選択的なラベル化を達成できると期待した。実際に、光照射後の反応産物を変性PAGEやMALDI-TOF-MSで解析した結果、本設計を利用した核酸のラベル化が可能であることが確認された。さらに、光触媒にATTO465、ラベル化試薬として特定のウラゾール系化合物を用いた場合には、配列選択的なラベル化も可能であることが示唆された。しかし、プローブDNAと二重鎖形成しない非標的配列もわずかに修飾されてしまうことがわかった。つまり、本設計をmRNAのような長鎖核酸の位置選択的なラベル化に適応しようと考えた場合には、選択性が不十分である（設計のさらなる改良が必要である）ことが示唆された。2．予備実験で得た知見をもとに数種の自己相補的なDNAとRNAをモデル配列として選び、それぞれに光触媒存在下で光を照射した。その結果、興味深いことに、グアニンとシトシンに富んだ特定のDNA配列を用いた場合にのみ、グアニンの脱塩基反応（APサイトの生成）が効率的に起きることが明らかとなった。さらに、光照射時間を変えて反応産物を変性PAGEで解析した結果、APサイトは過渡的な架橋（中間）体を経て生じている可能性があることが示された。しかし、架橋体の具体的な化学構造やAPサイト生成のメカニズムは、十分には解明できておらず、更なる検証が必要であると考えている。

This study aims to: 1. develop novel methods for photomodification of mRNA expression; 2. elucidate the mechanism of DNA damage caused by intermolecular bridging under photocatalytic reaction. 1. This year, the alignment terminal lock (C6) is introduced into the photocatalyst, and the DNA alignment target is designed, synthesized, and formed. In the presence of this double-lock system, the photocatalysts are irradiated with light, and the photocatalysts are irradiated with nucleic acid. The photocatalysts are irradiated with light, and the photocatalysts are irradiated with light, and the photocatalysts are irradiated with light. The photocatalysts are irradiated with light, and the photocatalysts are irradiated with light. In fact, the reaction product after light irradiation was analyzed by PAGE and MALDI-TOF-MS, and the design was confirmed by using nucleic acid purification. In addition, ATTO465, a photocatalyst, and a specific group of compounds can be used in the case of a catalyst. The double lock of DNA is formed by the modification of DNA. The design of the mRNA is based on the selection of the position of the long-locked nucleic acid. 2. In preparation for this, we have discovered that several complementary DNA and RNA molecules are present in the presence of light. The result is that the DNA sequence is very interesting, and the DNA sequence is very rich. The results of PAGE analysis and the possibility of the formation of bridging (intermediate) bodies in AP transition are shown below. The specific chemical structure of the bridge and the formation of AP are discussed in detail.