塩基配列を精密に認識するインテリジェント核酸プローブのデザインと開発

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「相補的な配列とは強固にハイブリダイズし、非相補的配列はこれを積極的に拒絶する」知的な新規メカニズムにより核酸プローブの塩基配列認識能を向上させる。具体的には、塩基対形成に際してダイナミックに構造変化するカルバモイル化核酸塩基をデザインした。シトシンへの応用から検討を開始し、2'-デオキシシチジンのカルバモイル化、オリゴDNAへの導入とハイブリダイゼーション特性を検討する。その後、順次アデニン塩基、グアニン塩基へ展開する。最終的には精密な塩基配列識別能を持った「インテリジェントプローブ」を創製し、ゲノム解析やゲノム機能解析技術のクオリティー向上を目指す。2001年度の計画 種々のN^4-カルバモイルシトシンとそれを含むオリゴデオキシヌクレオチドを合成し、相補的DNA及びミスマッチDNAとの二重鎖形成能を測定し、N^4-カルバモイルシトシンの相補鎖識別能を評価する。得られた知見を元に、更に分子デザインを行い、二重鎖形成能および相補鎖識別能の向上をはかる。2001年度の成果 種々のカルバモイルシチジン誘導体を合成し、そのコンホメーション特性を^1H-NMRスペクトルにより解析した。その結果カルバモイルシトシンが塩基対形成に伴いダイナミックに構造変化することが判った。次に合成したカルバモイルシチジンを合成DNA中に組み込み、その二重鎖形成能とミスマッチ識別能を調べた。当初の予想に反しカルバモイルシトシン誘導体はグアニンだけでなく、アデニンとも安定な塩基対を形成することが判った。この原因について計算化学的手法により解析すると、カルバモイルシトシンは通常のシトシンと比較し、イミノ型構造に互変異性しやすいことが判った。またカルバモイルシトシンの構造類縁体であるアルコキシカルボニルシトシンの塩基対形成能から、カルバモイルシトシンはアデニンと非ワトソンクリック型塩基対を形成する可能性も示唆された。