ナノ細孔メンブランの機能化と化学センシングへの応用

纳米孔膜的功能化及其在化学传感中的应用

基本信息

批准号：
05F05126
负责人：
寺前紀夫
金额：
$ 0.77万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05126/
关键词：
DNA 電気化学一塩基多型センシング

项目摘要

遺伝的先天性疾患の診断を目的として、個々人のDNA配列を解析することの重要性が高まっている。特に、DNA配列内の一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs)検出法の開発は、個人個人に最適化された「テーラーメイド医療」の実現に向けて重要な研究課題の一つである。これまで、蛍光検出型DNAマイクロアレイが主に開発されてきたが、標的DNAへの蛍光ラベル化などの煩雑な操作が必要であることが問題とされており、これに代わる迅速、簡便かつ安価な手法の開発が期待されている。本研究では蛍光ラベル化を必要としない手法として、金電極表面に固定化したDNA分子膜の脱塩基疎水場空間における水素結合性小分子の電気化学応答に基づいたSNPs検出について検討した。DNA修飾電極をフラビンを含まない緩衝溶液中で電気化学計測を行った結果、脱塩基部位向かい側に配置した標的塩基と錯形成したフラビンに由来する電流応答が得られ、標的塩基がチミン塩基の場合に最も強い電流応答を示すことがわかった。電流応答の経時変化をモニタリングした結果、チミン塩基を標的とした場合に最も減少速度が遅いことが分かった。観測された電流量は脱塩基疎水場空間における標的塩基と錯形成したフラビンの分子数を反映し、電流応答の経時変化はフラビンと標的塩基との錯形成安定度を示すものである。また、DNA融解温度計測ならびに分子力学による安定化構造計算からもチミン選択性を支持する結果が得られた。以上の結果から、電極上に固定化した脱塩基を含むDNA二本鎖内部において、フラビンがチミン塩基に対して選択的に錯形成することが明らかとなった。本研究で行った脱塩基合成DNAと水素結合性小分子を用いるSNPsの電気化学検出は標的DNA配列に一切の修飾操作を必要としない簡便な遺伝子診断法としての展開が期待できる。

分析单个DNA序列以诊断遗传先天性疾病的目的的重要性正在增加。特别是，DNA序列中单核苷酸多态性（SNP）检测方法的发展是实现针对个体优化的“ Taylormade Medicine”的重要研究主题之一。到目前为止，荧光检测类型的DNA微阵列主要开发，但问题是需要复杂的操作，例如目标DNA的荧光标记，并且希望开发快速，简单且廉价的替代方案。在这项研究中，我们研究了基于固定在金电极表面上的DNA分子膜的氢键小分子的电化学反应的检测，作为一种不需要荧光标记的技术。在不含黄素的缓冲溶液中测量DNA修饰的电极，并从与靶基相反的靶基料相中的黄素衍生出的电流响应，并发现当目标基碱为胸腺碱时，显示了最强的电流响应。监测当前反应随着时间的变化的变化表明，靶向胸腺素碱时的还原速率最慢。观察到的电流量反映了黄素与靶基碱在无疏水场空间中复合的黄素分子数，并且随着时间的流逝，电流响应的变化表明，黄素和目标基础之间络合的稳定性。此外，从DNA熔化温度的测量以及使用分子力学对稳定结构的计算中获得了支持胸腺选择性的结果。从上面的结果中可以揭示出黄素在含有固定在电极上的ABA的DNA双链中选择性地形成胸骨碱基的复合物。可以预期，本研究中进行的无碱性合成DNA和可氢键的分子的电化学检测可以作为一种简单的遗传诊断方法开发，该方法将开发为一种简单的遗传诊断方法，不需要对靶DNA序列进行任何修改。