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光応答性人工核酸を用いた新機能創出とその応用

光响应人工核酸新功能的创造及其应用

基本信息

批准号：
22KJ0214
负责人：
山野雄平
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0214/
关键词：
光反応光触媒光修飾反応ロタキサン核酸人工核酸

项目摘要

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。

This study is aimed at the development of artificial nucleic acid base utilization by the applicant, 1. photoacidification and modification of selected artificial nucleic acid base, 2. development of artificial nucleic acid for formation of photoreversible structure. 1. This year, the photocatalyst was introduced into the system, and the DNA sequence was synthesized. In the presence of a chemical reagent, DNA and phase locking (target alignment) are double-locked for irradiation with light at 455nm and 505 nm. After irradiation, the results of PAGE analysis,(Eosin and Ru complex in the case of photocatalyst) modification of the target alignment, the design of the use of nucleic acid acidification, the detection of the possible For example, if the target is arranged in the same position, the light will be reflected in the same position.つまり、酸化·修饰反応はフリップアウトされた塩基で选択的に起きているわけではなく、位置选択性に课题があることが明らかとなった。2. Design, synthesis and introduction of DNA alignment in the construction of molecular structure, PEG alignment and molecular introduction. The modified DNA was irradiated with light at 455 nm, and the results showed that the modified DNA was cyclized. Phase complementary locking and double lock formation are necessary for modification of DNA in the case of light irradiation, bridging and inversion of DNA in the case of light irradiation, and improvement of design in the case of light bridging molecule formation.