コンビナトリアル的手法を用いた修飾デオキシリボザイムの創製

• Project/Area Number: 14780456
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bioorganic chemistry
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 桑原 正靖 群馬大学, 工学部, 助手 (40334130)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2002: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 核酸 / 有機化学 / バイオテクノロジー / 生体生命情報学

Research Abstract

アルドール反応は重要な炭素-炭素結合反応のひとつであり、スズや鉛など金属触媒を用いた不斉合成法が数多く報告されている。近年、タンパク質構成アミノ酸のひとつであるプロリンが、水-DMSO混合液中で分子間アルドール反応の不斉触媒として働くことが示唆された。一方、リボザイムやデオキシリボザイムなど触媒機能をもつ核酸分子は、水溶液中で化学反応を特異的に触媒するという点で大変魅力的である。これまでに研究者らは核酸分子の機能の多様化や活性の向上を狙って、アミノ基やグアニジノ基など天然の核酸分子にはない官能基を導入した修飾DNA分子を用いた試験管内選択法により、酵素や抗体と類似の活性をもつ機能性分子の創出を試みてきた。そこで本研究では、試験管内選択法によって、プロリン誘導体を補因子とする修飾DNAzymeの創製を試みた。水溶液中で高い立体選択性や基質特異性を示す高活な不斉触媒のテーラーメイド的作製法の開発は、環境にやさしい化学への寄与だけでなく、機能性材料としての核酸分子の新たな可能性の探索という点で大変興味深い。試験管内選択法によって、グアニジノ基修飾DNAの中からプロリン誘導体を補因子としてアルドール反応を触媒するもののスクリーニングを行った。目的の活性を持つものはアビジンゲルに捕捉されるような系で実験を行ったところ、1ラウンド目のスクリーニング後ではアビジンゲルに捕捉された修飾DNAはほとんど確認されなかったが、7ラウンド後ではアビジンゲルに捕捉された修飾DNAは全体の7%となった。

Research Products

• [Journal Article] Sialyllactose-binding modified DNA aptamer bearing additional functionality by SELEX (2004)
  • Author(s): Masud M.Mohammad, Masayasu Kuwahara, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry 12(5) Pages: 1111-1120
• [Journal Article] Screening of modified DNA aptamers that recognize DNA secondary structure (2004)
  • Author(s): Masayasu Kuwahara, Toshiyuki Kasamatsu, Masatoshi Hasegawa, Atsushi Shoji, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai
  • Journal Title: Nucleic Acids Res.Sym.Ser. 48 Pages: 265-266
• [Journal Article] Modified DNA Bearing 5-(Methoxycarbonylmethyl)-2'-deoxyuridine : Preparation by PCR with Thermophilic DNA Polymerase and Post Synthetic Derivatization (2003)
  • Author(s): Mohammad M.Masud, Akiko N.Ozaki, Masayasu Kuwahara, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai
  • Journal Title: ChemBioChem 4 Pages: 584-588
• [Journal Article] Substrate Properties of C5-Substituted Pyrimidine 2'-Deoxynucleoside 5'-Triphosphates for Thermostable DNA Polymerases during PCR (2003)
  • Author(s): Masayasu Kuwahara, Yumi Takahata, Atsushi Shoji, Akiko N.Ozaki, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai
  • Journal Title: Bioorg.Med.Chem.Lett. 13(21) Pages: 3735-3738
• [Journal Article] Simultaneous incorporation of three different modified nucleotides during PCR (2003)
  • Author(s): Masayasu Kuwahara, Shin-ichi Hososhima, Yumi Takahata, Rina Kitagata, Atsushi Shoji, Kazuo Hanawa, Akiko N.Ozaki, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai
  • Journal Title: Nucleic Acids Res.Suppl. 3 Pages: 37-38
• [Journal Article] Creation of functionally modified nucleic acid derivatives by in vitro selection method (2003)
  • Author(s): Masayasu Kuwahara, Hiroaki Sawai
  • Journal Title: Expected Materials for the Future 3(9) Pages: 51-57
• [Book] ゲノムケミストリー/第4章2節「人工修飾核酸を用いた試験管内選択法(セレックス法)の拡張」(関根光雄・齋藤烈 編) (2003)
  • Author(s): 澤井宏明, 桑原正靖
  • Total Pages: 240
  • Publisher: 講談社
• [Patent(Industrial Property Rights)] C5位置換ピリミジン又は6位置換プリン-2'-デオキシヌクレオチド誘導体、及びそれを用いた核酸の合成方法 (2003)
  • Inventor(s): 澤井 宏明, 桑原 正靖
  • Industrial Property Rights Holder: 群馬大学
  • Industrial Property Number: 2003-207194
  • Filing Date: 2003-08-18
• [Publications] Masayasu Kuwahara, Yumi Takahata, Atsushi Shoji, Akiko N. Ozaki, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai: "Substrate Properties of C5-Substituted Pyrimidine 2'-Deoxynucleoside 5'-Triphosphates for Thermostable DNA Polymerases during PCR"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 13(21). 3735-3738 (2003)
• [Publications] Masayasu Kuwahara, Shin-ichi Hososhima, Yumi Takahata, Rina Kitagawa, Atsushi Shoji, Kazuo Hanawa, Akiko N. Ozaki, Hiroaki Ozaki, Hiroaki Sawai: "Simultaneous incorporation of three different modified nucleotides during PCR"Nucleic Acids Res.Suppl.. 3. 37-38 (2003)
• [Publications] 桑原正靖, 澤井宏明: "試験管内選択法による機能性修飾核酸の創製"未来材料. 9. 51-57 (2003)