光応答性人工核酸を用いた新機能創出とその応用

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本研究では、申請者らがこれまでに開発してきた相補塩基をフリップアウトさせる人工核酸塩基モチーフを利用し、1．特定のグアニン塩基を選択的に光酸化・修飾できる人工核酸と、2．光で可逆的にロタキサン様構造を形成する人工核酸を開発することを目指した。１．本年度は、光触媒を導入したフリップアウト誘起塩基を設計し、これらを含むプローブDNA配列を合成した。ラベル化試薬存在下、プローブDNAと相補鎖（標的配列）の二重鎖に対して455nmまたは505 nmの光を照射することで、標的配列中のフリップアウトされたグアニンがラベル化試薬で修飾されるかを検証した。照射後のサンプルを変性PAGEで解析した結果、（EosinやRu錯体を光触媒に用いた場合には）修飾された標的配列に対応するバンドが観察され、本設計を利用した核酸の酸化・ラベル化が可能であることが示唆された。しかしながら、標的配列のフリップアウト位置の塩基をグアニンからシトシンなどに変えた場合にも同様の光修飾反応が観測された。つまり、酸化・修飾反応はフリップアウトされた塩基で選択的に起きているわけではなく、位置選択性に課題があることが明らかとなった。2．ロタキサン様構造の構築を目指し、PEGリンカーを介してスチリルピレンを二分子導入した光架橋型フリップアウト誘起塩基を設計・合成し、DNA配列中に導入した。この修飾DNAに455 nmの光を照射するとスチリルピレンが二量化（すなわち修飾DNAが環状化）することが、吸収スペクトルなどの結果から示唆された。しかし、（ロタキサン様構造の軸となる）相補鎖と二重鎖形成させた状態で修飾DNAに光を照射した場合には架橋反応はほぼ起こらず、効率的にロタキサン様構造を形成させるためには設計の改良（光架橋性分子やリンカー長の検討）が必要であることが示された。