高感度遺伝子トランジスタによる長鎖塩基配列解析を目指した機能性界面ゲートの構築

使用高灵敏度基因晶体管构建用于长链碱基序列分析的功能接口门

• 批准号: 25790012
• 负责人: 三條 舞
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25790012/
• 关键词: ピロリン酸; ピリジルボロン酸; 分子認識; ボロン酸; トランジスタ; シーケンシング

本研究は、電界効果トランジスタ(FET)の原理を用いた電気化学的測定によるDNAシーケンシング技術をベースに、トランジスタゲート表面の徹底的な造り込みによって、新しい手法に基づくFET型DNAシーケンサを開発する事を目的とする。ここではDNA伸長反応により放出されるピロリン酸(PPi)を特異的に認識結合する人工レセプターの設計・合成・分子認識能の評価を通して、最適化された機能性界面ゲートを構築する。具体的には、水溶性が高く、かつ多くの誘導体のなかでも顕著に低い酸解離定数(pKa)を有するピリジルボロン酸(PyBA)に着目し、 PPi認識レセプトーとしての有用性を検討した。11B-および31P-核磁気共鳴(NMR)測定の結果から、PyBAとPPiの間で可逆的かつ比較的安定な結合を形成することが確認され、特に酸性領域で安定なコンプレックスを形成することが明らかとなった。また質量分析(MS)測定の結果から、PyBAとPPiの結合においては、解離型（4価）のボロン酸基が安定な結合をもたらすことが判明した。さらに一リン酸、三リン酸、dATPをはじめ他のリン酸化合物とは殆ど結合を示さないことから、PyBAのPPiへの選択性は極めて高いと言える。このPPiを選択的に認識結合するPyBAレセプターの発見は本研究で初めて明らかにされ、実用的観点だけでなく、基礎学問の観点からも興味深い重要な知見を与えた。PyBAを用いた機能性界面ゲートの構築により長鎖塩基配列解析が達成された暁には、これまで以上に簡便、高速、安価に遺伝子配列解析を可能にする技術として、広く社会に貢献できると考える。

This study aims to develop a new method for the development of FET DNA based systems by using electrochemical techniques for the determination of FET principles and thoroughly constructing FET surfaces. This is the case for DNA elongation reaction, release of PPi, specific recognition, artificial design, synthesis, molecular recognition, evaluation, optimization, and functional interface construction. Specific, high water solubility, low acid dissociation constant (pKa), low 11B-31P-NMR measurements confirmed the formation of stable binding between PyBA and PPi, and the formation of stable binding between PyBA and PPi in the acidic domain. The results of mass spectrometry (MS) showed that the binding of PyBA and PPi was stable. A new type of acid, a new type of acid. This is the first time that the author has studied this topic, and the most important part of this research is the topic of basic knowledge. The functional interface of PyBA needs to be constructed in such a way that it is easy, fast and safe to analyze the sub-array.

项目成果

Boronate Based Metal-Free Platform for Diphosphate-Specific Molecular Recognitions

• DOI: 10.1021/ol5036003
• 发表时间: 2015-02-06
• 期刊: ORGANIC LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Sanjoh, Mai;Iizuka, Daisuke;Miyahara, Yuji
• 通讯作者: Miyahara, Yuji

Electrochemical Monitoring of Nucleic Acid Amplification

核酸扩增的电化学监测

• 发表时间: 2013
• 作者: Eriko Yamada;Kozue Nogami;Miyuki Tabata;Mai Sanjoh;Yasuhiro Maeda;Taturo Goda;Akira Matsumoto;Yuji Miyahara
• 通讯作者: Yuji Miyahara

ピリジルボロン酸による分子認識能を利用したピロリン酸の選択的検出

利用吡啶硼酸的分子识别能力选择性检测焦磷酸盐

• 发表时间: 2013
• 作者: Matsumoto A;Ishii T;Kataoka K;Miyahara Y.;Matsumoto A.;松元亮;松元亮;松元亮，石井武彦，片岡一則，宮原裕二;三條舞，松元亮，宮原裕二
• 通讯作者: 三條舞，松元亮，宮原裕二