希土類イオンと核酸の錯体形成メカニズムの解明

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生体系の共有結合の生成や切断に対して触媒機能を有する核酸,いわゆるリボザイムはエイズや癌などの遺伝子を切断する新しいタイプの“核酸薬剤"としても注目を集めている。しかしながら,そのリボザイム機能の重要性にもかかわらず、リボザイムの構造及び反応機構の詳細は未だ解明されておらず、リボザイムの高機能化も成功していない。その原因は、1)リボザイムがRNAであるためヌクレアーゼなどに対して非常に不安定であることと2)リボザイムの切断効率がよくないことの二点にあると考えられる。そこで、本年度は、1)については、ヌクレアーゼ耐性に勝るDNAをリボザイムに導入する目的で、RNA/DNAハイブリッドの安定性を予測する最近接塩基対パラメータの開発を試みた。その結果、16種類の最近接塩基対全てのパラメータを決定することに成功した。RNA/DNAハイブリッドの安定性を、6%以内の誤差精度で予測することが可能となった。2)のリボザイムの切断効率の改善に関しては、イオンの役割分担の可能性を検討するため、25μMPb^<2+>と同濃度の種々の2価イオンや3価イオンを共存させて、pH7.5,25℃の条件下で切断反応を行なった。その結果、25μMPb^<2+>と同濃度の金属イオンを添加しても、切断部位は一箇所に保持されることが示された。また、希土類イオンのNd^<3+>を添加した場合、切断活性が著しく増大した。しかも、切断箇所は一箇所のみであり、位置特異的な切断が保持されていた。この切断活性は、25μMPb^<2+>単独の場合の約6倍、50μMPb^<2+>の場合と比較しても約3倍であった。Nd^<3+>単独では切断活性は認められなかったことから、この切断効率の増大は、Nd^<3+>とPb^<2+>イオンの協同的触媒作用によるものと考察できた。