DNA担持ナノ粒子による遺伝子の一塩基変異識別の機構解明

使用负载 DNA 的纳米颗粒识别基因中单核苷酸突变的机制

• 批准号: 14780641
• 负责人: 宝田 徹
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research (2003)Kyushu University (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780641/
• 关键词: ナノ粒子; 遺伝子診断; 一塩基多型; コロイド; 塩析

申請者らはこれまでに、一本鎖DNAを表面に担持した高分子コロイド粒子(DNA担持ナノ粒子)の自己組織化構築法を報告している。さらに、このナノ粒子の分散液に相補鎖DNAを添加して粒子表面上で二重鎖を形成させると、DNA担持ナノ粒子の塩に対する安定性が著しく低下することを見出している。そして、この実験事実こそが、このDNA担持ナノ粒子を用いた一塩基変異検出法の測定原理であることが種々の検討から明らかになった。そこで本研究では「粒子表面での二重鎖形成が凝集開始塩濃度の低下を誘起する」という測定原理のメカニズムを明らかにすることを目的とした。昨年度では主に、DNA二重鎖を安定化する添加剤、すなわち種々のカチオン(アルカリ金属およびアルカリ土類金属、希土類金属など)の影響について詳細に検討した。本年度では、逆にDNA自体を化学修飾することによって、どのような凝集挙動の変化が生じるかについて焦点を絞った。具体的には、主鎖に電荷を有しない核酸類縁体であるペプチド核酸(PNA)をサンプルDNAの代わりに使用した。PNAは天然核酸以上に熱安定性の高い二重鎖(PNA-DNA)を形成することが知られている。一本鎖PNAをDNA担持ナノ粒子の分散液に添加して塩析を行ったところ、天然の一本鎖DNAを加えた場合よりも著しく凝集開始塩濃度が低下した。これは昨年度の結果で示唆された電荷中和のみが凝集の原因ではなく、二重鎖形成による鎖の剛直性の向上も原因の1つであることを強く示唆している。以上の結果より、DNA担持ナノ粒子の二重鎖形成による分散安定性の低下の原因は、電荷密度の低下と剛直性の上昇であることが明らかになった。

申请人先前已经报道了一种在其表面上带有单链DNA的聚合物胶体颗粒（DNA支持的纳米颗粒）的自组装方法。此外，已经发现，将互补的链DNA添加到纳米颗粒的分散体中以在颗粒表面形成双链时，DNA支持的纳米颗粒的稳定性显着降低。各种研究还表明，这个实验事实是使用DNA支持的纳米颗粒测量单核苷酸突变检测方法的原理。因此，本研究旨在阐明测量原理的机制，其中“在颗粒表面形成双链会诱导聚集开始的盐浓度降低”。去年，我们主要检查了稳定DNA双链体的添加剂的作用，即各种阳离子（碱金属和碱土金属，稀土金属等）。在今年，我们专注于DNA本身的化学修饰将如何导致聚集行为的变化。具体而言，使用样品DNA的肽核酸（PNA）是一种没有电荷的核酸类似物。已知PNA会形成比天然核酸更热的双链体（PNA-DNA）。当将单链PNA添加到DNA支持的纳米颗粒的分散剂中并盐分时，聚集开始的盐的浓度明显低于加入天然的单链DNA时。这强烈表明，由去年的结果表明的电荷中和并不是唯一的汇总原因，而是通过双链形成的链的刚性增加也是原因之一。以上结果表明，由于DNA支持的纳米颗粒的双链形成而导致分散稳定性降低的原因降低了电荷密度并增加了刚度。

项目成果

宝田: "遺伝子を塩で見分ける"現代化学. No.4(印刷中). (2003)

Takarada：“用盐区分基因”，《现代化学》第 4 期（出版中）。

宝田ら: "遺伝子を塩で見分ける"現代化学. No.4. 36-41 (2003)

Takarada 等人：“用盐鉴定基因”现代化学第 4 期 36-41（2003 年）。