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

• 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

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 で は, applicants ら が こ れ ま で に open 発 し て き た phase fill salt base を フ リ ッ プ ア ウ ト さ せ る artificial nucleic acid salt base モ チ ー フ を using し, 1. Specific <s:1> グアニ <s:1> base を select 択 に photoacidification · modification で る る artificial nucleic acid と, 2. The で reversible にロタキサ <e:1> structure を forms する artificial nucleic acids を that develop する する とを and とを target た. 1. This year は, photocatalytic を import し た フ リ ッ プ ア ウ ト induced salt base を design し, こ れ ら を containing む プ ロ ー ブ を synthetic DNA match column し た. ラ ベ ル try 薬 exist under, プ ロ ー ブ DNA と fill phase lock (mark with column) の double lock に し seaborne て 455 nm ま た は 505 nm の を sunlight す る こ と で, mark with column の フ リ ッ プ ア ウ ト さ れ た グ ア ニ ン が ラ ベ ル turn try 薬 で modified さ れ る か を 検 card し た. After irradiation の サ ン プ ル を - sex PAGE で parsing し た results, (Eosin や Ru misprinted を photocatalytic に with い た occasions に は) modified さ れ た mark with column に 応 seaborne す る バ ン ド が 観 examine さ れ, this design を し た の nucleic acid acidification, ラ ベ ル change が may で あ る こ と が in stopping さ れ た. し か し な が ら, mark with column の フ リ ッ プ ア ウ ト position の salt base を グ ア ニ ン か ら シ ト シ ン な ど に - え た occasions に も with others の light modify the 応 が 観 measuring さ れ た. つ ま り, acidification, modify the 応 は フ リ ッ プ ア ウ ト さ れ た salt base で sentaku に up き て い る わ け で は な く, position sentaku に subject が あ る こ と が Ming ら か と な っ た. 2 ロ タ キ サ ン others in tectonic の build を refers し, PEG リ ン カ ー を interface し て ス チ リ ル ピ レ ン を two molecular import し た light type bridge フ リ ッ プ ア ウ ト induced salt base を し design, synthesis, DNA match column に import し た. こ の modified DNA に 455 nm の を sunlight す る と ス チ リ ル ピ レ ン が second quantization (す な わ ち modified DNA が ring) す る こ と が, suck 収 ス ペ ク ト ル な ど の results か ら in stopping さ れ た. し か し, (ロ タ キ サ ン others in tectonic の shaft と な る) fill phase lock と double lock forming さ せ た state で modified DNA に を sunlight し た occasions に は bridging the 応 は ほ ぼ up こ ら ず, sharper rate に ロ タ キ サ ン を others in structure formation さ せ る た め に の は design improvement (light bridge molecular や リ ン カ ー long の beg) 検 が necessary で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

光酸化反応による新たな核酸酸化損傷の解析

光氧化反应引起的新型核酸氧化损伤分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Yamano Yuuhei;Onizuka Kazumitsu;Okan Altan;Sato Shinichi;Nagatsugi Fumi
• 通讯作者: Nagatsugi Fumi

Photochemical Labeling of Nucleic Acid by Photocatalyst Tethered DNA Probe

• DOI: 10.1246/cl.220397
• 发表时间: 2022-12-01
• 期刊: CHEMISTRY LETTERS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Yamano，Yuuhei;Onizuka，Kazumitsu;Nagatsugi，Fumi
• 通讯作者: Nagatsugi，Fumi

光触媒修飾DNAプローブを利用した核酸の光修飾法の開発

使用光催化修饰DNA探针开发核酸光修饰方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 山野雄平;鬼塚和光;佐々木まどか;佐藤伸一;永次史
• 通讯作者: 永次史

光触媒導入DNAプローブを利用した核酸光修飾法の開発

使用引入光催化剂的DNA探针开发核酸光修饰方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Montalban-Lopez;M.;et al.;山野雄平・鬼塚和光・佐々木まどか・佐藤伸一・永次史
• 通讯作者: 山野雄平・鬼塚和光・佐々木まどか・佐藤伸一・永次史

Formation of Direction-Controllable Pseudorotaxane and Catenane Using Chemically Cyclized Oligodeoxynucleotides and Their Noncovalent RNA Labeling

• DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.3c00031
• 发表时间: 2023-03-17
• 期刊: BIOCONJUGATE CHEMISTRY
• 影响因子: 4.7
• 作者: Kuwahara，Kazuki;Yajima，Sayaka;Onizuka，Kazumitsu
• 通讯作者: Onizuka，Kazumitsu