修飾核酸塩基の金属配位に基づくDNA鎖置換・ブランチマイグレーションの速度論制御

基于修饰核碱基金属配位的 DNA 链位移和分支迁移的动力学控制

• 批准号: 22K19100
• 负责人: 竹澤 悠典
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19100/
• 关键词: DNA; 鎖置換反応; 速度論; 金属錯体形成; 修飾核酸塩基; 金属配位

本研究は、動的DNAナノテクノロジーの根幹をなすDNA鎖置換反応の速度論を、修飾ピリミジン塩基の金属配位により精密に制御することを目的としている。本年度は主に、ウラシル塩基の5位にイミノ二酢酸配位子を導入したN,N-ジカルボキシメチル-5-アミノウラシル(dcaU)塩基を用い、DNA二重鎖中での金属錯体形成、および金属イオン添加・除去によるDNA二重鎖の組み換え反応について検討した。二重鎖融解実験から、一対のdcaU-dcaU対を含むDNA二重鎖が１当量のGd(III)イオン存在下で大きく安定化されることを見出した。これは2:1錯体(dcaU-Gd(III)-dcaU塩基対)の形成により、二重鎖が架橋されたためである。一方、dcaU塩基は水素結合型の天然様dcaU-A塩基対も形成した。dcaU-A塩基対を含む二重鎖は、Gd(III)イオンの添加により不安定化した。結果として、Gd(III)イオンの有無により二重鎖安定性が逆転し、dcaU-Gd(III)-dcaU塩基対とdcaU-A塩基対の相互変換が可能であることが示唆された。さらに、dcaU塩基を含むDNA鎖を用いて、Gd(III)イオンの添加および除去による二重鎖形成の制御を試みた。非変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動、および蛍光修飾した相補鎖を用いた蛍光時間変化測定から、Gd(III)イオンを外部刺激として、DNA鎖の会合挙動を等温下で可逆的に変換できたことが示された。今後は、DNA鎖置換反応の速度論を詳細に解析し、修飾ウラシル塩基の数や導入位置に基づく速度論の制御を検討する計画である。

The purpose of this study is to determine the rate of DNA lock substitution, modification, and precise control of metal coordination in DNA molecules. This year, the introduction of N, N-diacetic acid ligands at the 5-position of the DNA double-lock group, the use of the DNA double-lock group, the formation of metal complexes in DNA double-lock, the addition and removal of metal complexes, and the reverse transformation of DNA double-lock were discussed. The double lock is stable in the presence of one equivalent of Gd(III) in the presence of a pair of dcaU-dcaU pairs. The formation of a 2:1 mismatch (dcaU-Gd(III)-dcaU) and a double-locked bridge A side, dcaU base and water element combination type of natural dcaU-A base pair formed dcaU-A base pairs contain double locks, Gd(III) base pairs and add instability. The results show that the stability of double lock is reversed, and the mutual exchange of dcaU-Gd(III)-dcaU base pair and dcaU-A base pair is possible. DCAU is a DNA molecule that can be used to control the formation of double locks. The non-variable polarization of DNA is reversible under isothermal conditions. In the future, the speed theory of DNA lock substitution will be analyzed in detail, and the number of base pairs will be modified.

项目成果

Metal-dependent Regulation of Hybridization Behaviors of DNA Strands Containing Iminodiacetic Acid-modified Uracil Bases

含有亚氨基二乙酸修饰尿嘧啶碱基的 DNA 链杂交行为的金属依赖性调节

• 发表时间: 2023
• 作者: Keita Mori;Yusuke Takezawa;Mitsuhiko Shionoya
• 通讯作者: Mitsuhiko Shionoya

Development of Cu(II)-responsive DNAzymes by chemoenzymatic incorporation of picolinic acid ligands

通过化学酶法掺入吡啶甲酸配体开发 Cu(II) 响应性 DNAzyme

• 发表时间: 2023
• 作者: Kohei Sakurai;Yusuke Takezawa;Mitsuhiko Shionoya
• 通讯作者: Mitsuhiko Shionoya

Development of Cu(II)-responsive split DNAzyme using consecutive 1,N6-ethenoadenine nucleobases as metal binding sites

使用连续 1,N6-乙烯腺嘌呤核碱基作为金属结合位点开发 Cu(II) 响应性分裂 DNAzyme

• 发表时间: 2022
• 作者: Silpa Chandran Rajasree;Yusuke Takezawa;Mitsuhiko Shionoya
• 通讯作者: Mitsuhiko Shionoya

Cu(II)-mediated stabilisation of DNA duplexes bearing consecutive ethenoadenine lesions and its application to a metal-responsive DNAzyme

Cu(II) 介导的带有连续乙烯腺嘌呤损伤的 DNA 双链体的稳定及其在金属响应 DNAzyme 中的应用

• DOI: 10.1039/d2cc06179a
• 发表时间: 2023
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Silpa Chandran Rajasree;Yusuke Takezawa;Mitsuhiko Shionoya
• 通讯作者: Mitsuhiko Shionoya

Ni(II)(phen)3錯体により架橋された三叉路型DNA超分子の構築：酵素反応に基づく配位子導入

Ni(II)(phen)3复合物交联的三管DNA超分子的构建：基于酶反应的配体引入

• 发表时间: 2022
• 作者: Keita Mori;Yusuke Takezawa;Mitsuhiko Shionoya;櫻井 航平・竹澤 悠典・塩谷 光彦
• 通讯作者: 櫻井 航平・竹澤 悠典・塩谷 光彦