DNA/金属錯体の特異的触媒活性を利用する多重情報型遺伝子センサーの開発

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1)DNA/金属錯体の触媒活性銅(II)やニッケル(II)イオンは核酸塩基のグアニンに特異的に結合しDNA/金属錯体を形成することが知られている。本研究においてDNA/銅(II)錯体およびDNA/ニッケル(II)錯体が触媒するSH系化合物の酸化反応が、ミカエリスーメンテン型の速度論に従って進行することを明らかにした。その触媒活性は、DNA主鎖のリン酸基と酸化基質との静電的な相互作用によりある程度の選択性を示し、特に正電荷を持つアミノエタンチオールに対して大きな触媒活性を発現した。その反応に対してキナクリンやテトラサイクリンなどのDNA結合性薬物が拮抗的な阻害効果を示すことが速度論的解析より明らかとなり、DNAと薬物の解離常数が算出可能であった。2)DNA固定化カーボンフェルトをリアクターとするDNAバイオセンサ上記反応を応用してDNA結合性薬物を検知するフロー型DNAバイオセンサの開発を行った。微少炭素繊維の集積体である多孔性カーボンフェルト(CF)表面に、塩化シアヌル活性化法によりDNA/金属錯体を化学修飾し、これをリアクターとするフロー分析システムを構築した。酸化基質となるSH化合物をキャリアに含有させDNA/金属錯体固定化リアクターでSH化合物の酸化反応を進行させ、薬物の結合に伴う触媒活性の変化を酸素電極検出器で検知すると、薬物の種類や濃度に応じてピーク状の応答が変化する事実を見いだすことができた。本センサは2本鎖DNAへの薬物の結合をDNA/金属錯体の触媒活性を介してリアルタイムに解析することができ、ピーク応答の形状や大きさから薬物の結合様式や種類を判別できるという特徴があり、新しい測定原理に基づくバイオセンサを創案することができた。