DNA担持ナノ粒子による遺伝子の一塩基変異識別の機構解明

Research Project

Project/Area Number	14780641
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Biomedical engineering/Biological material science
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research (2003) Kyushu University (2002)
Principal Investigator	宝田徹独立行政法人理化学研究所, バイオ工学研究室, 研究員 (30336010)
Project Period (FY)	2002 – 2003
Project Status	Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help	¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000) Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000) Fiscal Year 2002: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	ナノ粒子 / 遺伝子診断 / 一塩基多型 / コロイド / 塩析
Research Abstract	申請者らはこれまでに、一本鎖DNAを表面に担持した高分子コロイド粒子(DNA担持ナノ粒子)の自己組織化構築法を報告している。さらに、このナノ粒子の分散液に相補鎖DNAを添加して粒子表面上で二重鎖を形成させると、DNA担持ナノ粒子の塩に対する安定性が著しく低下することを見出している。そして、この実験事実こそが、このDNA担持ナノ粒子を用いた一塩基変異検出法の測定原理であることが種々の検討から明らかになった。そこで本研究では「粒子表面での二重鎖形成が凝集開始塩濃度の低下を誘起する」という測定原理のメカニズムを明らかにすることを目的とした。昨年度では主に、DNA二重鎖を安定化する添加剤、すなわち種々のカチオン(アルカリ金属およびアルカリ土類金属、希土類金属など)の影響について詳細に検討した。本年度では、逆にDNA自体を化学修飾することによって、どのような凝集挙動の変化が生じるかについて焦点を絞った。具体的には、主鎖に電荷を有しない核酸類縁体であるペプチド核酸(PNA)をサンプルDNAの代わりに使用した。PNAは天然核酸以上に熱安定性の高い二重鎖(PNA-DNA)を形成することが知られている。一本鎖PNAをDNA担持ナノ粒子の分散液に添加して塩析を行ったところ、天然の一本鎖DNAを加えた場合よりも著しく凝集開始塩濃度が低下した。これは昨年度の結果で示唆された電荷中和のみが凝集の原因ではなく、二重鎖形成による鎖の剛直性の向上も原因の1つであることを強く示唆している。以上の結果より、DNA担持ナノ粒子の二重鎖形成による分散安定性の低下の原因は、電荷密度の低下と剛直性の上昇であることが明らかになった。