DNA塩基配列情報に基づく金属イオン誘起型分子集積

基于DNA碱基序列信息的金属离子诱导分子积累

• 批准号: 14654120
• 负责人: 塩谷 光彦
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654120/
• 关键词: 人工DNA; ヌクレオシド; 金属錯体; 核酸塩基; 鋳型分子; 自己組織化; 塩基配列; 一本鎖DNA; 自己集積; オリゴヌクレオチド

金属イオン誘起型分子集積のモデルとして、任意の一本鎖鋳型DNAに対して、四つの核酸塩基型ビルディングブロックが、水素結合による塩基対形成と金属錯生成による主鎖形成により相補的に集積する系を構築することを目的とした。具体的には、DNAの主鎖のリン酸ジエステル結合を金属配位結合にし、可逆的に主鎖を形成するシステムを考えた。まず、3'-位と5'-位の水酸基をチオール基に変換したチミジンおよびアデノシンを合成した。天然のチミジンを原料とし、官能基変換を行い、NMR、Mass、X線構造解析などにより、最終化合物の構造を確認した。アデノシン型人工ヌクレオシドの合成は、チミジン型の共通合成中間体を経る塩基交換反応により効率よく行った。鋳型DNAのある場合とない場合の種々の金属イオンとの錯形成をNMRおよび紫外吸収スペクトルなどを用いて検討した。その結果、鋳型DNAのない場合は、金属イオンと人工ヌクレオシドが2:2で安定な錯体を形成するが、配位子交換を経て、オリゴマー構造を形成することがわかってきた。また、鋳型DNAが存在する場合は、核酸塩基間の水素結合形成が確認されたが、まだ、期待している二重鎖構造ができているかどうかは明らかになっていない。また、3'-位と5'-位が同じ単座配位子の場合、3'-位と5'-位の向きを制御することは困難であることがわかった。そこで、3'-位を三座配位子に変換したものを合成し、3'-位と5'-位の配位子が一つの金属イオンに結合できるような人工ヌクレオシドをデザイン・合成した。

Metal induced molecular aggregation is characterized by the presence of any one of the four nucleic-acid-based DNA complexes, the formation of a base pair, the formation of a metal complex, and the formation of a complementary host chain. Specific DNA main lock acid binding metal coordination binding, reversible main lock formation The 3'-position and 5'-position of the hydroxyl group are replaced by the 3 '-position and 5'-position. The structure of the natural compound was confirmed by NMR, Mass and X-ray structural analysis. The synthesis of synthetic intermediates of different types of artificial compounds is carried out by means of radical exchange reaction. A study of the formation of metal ions in the presence and absence of DNA by NMR As a result, in the case of DNA type, metal and artificial ligand exchange, 2:2, stable complex formation, ligand exchange, and ligand structure formation In the presence of DNA, the formation of binding molecules between nucleic acid bases is confirmed, and double locking structures are expected. In the case of homocentric ligands at the 3'-position and 5'-position, it is difficult to control the orientation of the 3'-position and 5'-position. 3 '-position and 5'-position ligands are combined with one metal atom.

项目成果

J.Chiba, K.Tanaka, Y.Ohshiro, R.Miyake, S.Hiraoka, M.Shiro, M.Shionoya: "Artificial Nucleosides Possessing Metal Binding Sites at the 3'-and 5'-Positions of the Deoxyribose Moieties"The journal of organic chemistry. 68. 331-338 (2003)

J.Chiba、K.Tanaka、Y.Ohshiro、R.Miyake、S.Hiraoka、M.Shiro、M.Shionoya：“在脱氧核糖部分的 3 和 5 位置具有金属结合位点的人工核苷”

J.Chiba, K.Tanaka, Y.Oshiro, R.Miyake, S.Hiraoka, M.Shiro, M.Shionoya: "Artificial Nucleosides Possessing Metal Binding Sites at the 3'- and 5'-Positions of the Deoxyribose Moieties"J.Org.Chem.. 38(2). 331-338 (2003)

J.Chiba、K.Tanaka、Y.Oshiro、R.Miyake、S.Hiraoka、M.Shiro、M.Shionoya：“在脱氧核糖部分的 3- 和 5- 位点具有金属结合位点的人工核苷”

A.Hatano, K.Tanaka, M.Shiro, M.Shionoya: "Synthesis of Nucleic Acid Mimics Designed for Metal-Induced Strand Formation on DNA"Tetrahedron. 58. 2965-2972 (2002)

A.Hatano、K.Tanaka、M.Shiro、M.Shionoya：“为金属诱导 DNA 链形成而设计的核酸模拟物的合成”四面体。