人工制限酵素の合成と新規バイオテクノロジーへの応用

DNAを任意の位置で切断する人工材料に関して種々の研究が盛んに行われているが、リン酸ジエステルの加水分解に対する安定性のため、ラジカルによる酸化的切断を用いたものが大半である。申請者らは、すでに、セリウム(IV)を用いると効率的に2量体DNA中のリン酸ジエステル結合が迅速に加水分解すること、およびターゲットとなる核酸の特定部位と相補的なDNAオリゴマーの5'末端にイミノ二酢酸残基を結合しここにCe(IV)を添加することで塩基配列特異的にDNAを切断することに成功している。本研究では、(1)オリゴマーDNAに対するCe(IV)の切断活性とその切断様式の決定、(2)イミノ二酢酸よりさらに高活性な配位子の探索について検討した。その結果、(1)に対しては、Ce(IV)はオリゴマーDNAに対しても十分活性であり、その切断断片はすべて酵素反応の適用が可能ことが明らかとなった。すなわち、Ce(IV)による切断反応はすべて加水分解で進行しており、Ce(IV)を切断分子として用いる分子設計は、新規なバイオテクノロジーに十分適用可能であること明らかにした。また、(2)に対しては、ある種の糖類を配位子として用いることによりイミノ二酢酸より数十倍以上活性でかつ均一な触媒系の実現にはじめて成功した。したがって、これらの糖を塩基配列認識部位に結合することによって、今までにない高活性な人工ヌクレアーゼが構築可能であることが明らかとなった。

DNAを任意の位置で切断する人工材料に関して種々の研究が盛んに行われているが、リン酸ジエステルの加水分解に対する安定性のため、ラジカルによる酸化的切断を用いたものが大半である。申請者らは、すでに、セリウム(IV)を用いると効率的に2量体DNA中のリン酸ジエステル結合が迅速に加水分解すること、およびターゲットとなる核酸の特定部位と相補的なDNAオリゴマーの5'末端にイミノ二酢酸残基を結合しここにCe(IV)を添加することで塩基配列特異的にDNAを切断することに成功している。本研究では、(1)オリゴマーDNAに対するCe(IV)の切断活性とその切断様式の決定、(2)イミノ二酢酸よりさらに高活性な配位子の探索について検討した。その結果、(1)に対しては、Ce(IV)はオリゴマーDNAに対しても十分活性であり、その切断断片はすべて酵素反応の適用が可能ことが明らかとなった。すなわち、Ce(IV)による切断反応はすべて加水分解で進行しており、Ce(IV)を切断分子として用いる分子設計は、新規なバイオテクノロジーに十分適用可能であること明らかにした。また、(2)に対しては、ある種の糖類を配位子として用いることによりイミノ二酢酸より数十倍以上活性でかつ均一な触媒系の実現にはじめて成功した。したがって、これらの糖を塩基配列認識部位に結合することによって、今までにない高活性な人工ヌクレアーゼが構築可能であることが明らかとなった。