新規光機能性人工核酸をベースにした効率的ゲノム解析法

• Project/Area Number: 17685018
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (2006); Kyoto University (2005)
• Principal Investigator: 岡本 晃充 独立行政法人理化学研究所, 岡本独立主幹研究ユニット, 独立主幹研究員 (60314233)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥25,350,000 (Direct Cost: ¥19,500,000、Indirect Cost: ¥5,850,000); Fiscal Year 2006: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2005: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000)
• Keywords: ヌクレオシド / 個別化医療 / 遺伝子解析 / 電気化学測定 / 自己組織化膜

Research Abstract

本研究は、疾患感受性遺伝子をターゲットとしたSNP解析システムを開発しつつ、当初提案した光機能性分子システムが遺伝子多型解析法を一変させるエレクトロデバイスとして作用する日本発の遺伝子解析技術の確立を目指した。本研究では、私が開発したホール輸送性核酸自己組織化膜を基礎として、より量子収率がよい光電変換システムを探索し、応用面として新たなコンセプトの遺伝子解析システムへ展開した。以前行ったホール輸送性核酸自己組織化膜を用いた実験で観察された、1つのミスマッチ塩基対を含むDNA二本鎖から成る自己組織化膜において電流応答が小さかったという事実は、このシステム設計において極めて重要な知見になった。これは、オーダーメイド医療の進歩に不可欠である遺伝子上の1塩基の違い(1塩基多型)を極めて簡便に検出することができる可能性を秘めており、新遺伝子解析技術への発展が見込まれた。これを土台に、一塩基多型などの遺伝子中のほんの些細な配列の違いを簡便に電流応答を用いて検出できるホール輸送性核酸自己組織化膜を作成した。合目的なホール輸送性プローブの有機合成を徹底して行い、光化学的、電気化学的設備を用いて機能の評価を行った。具体的には、ホール輸送性塩基(グアニン・メトキシベンゾデアザアデニン(私が開発))を含むホール輸送性DNAを遺伝子検出プローブとして作成し、電極上にチオールー金結合を介して連結した。そこに対して標的遺伝子をハイブリダイゼーションさせて、光電流を調べた。1つのミスマッチ塩基対が電流応答に大きな影響を与え、ミスマッチ塩基対の種類や周りの配列の影響にも鋭敏に応答が変化した。このシステムは、適切な配列設計を行うことによって、さまざまな配列に対して大差なく応用可能である。

Research Products

• [Journal Article] Methylation-Selective Fluorescence Quenching by Osmium Complexation (2007)
  • Author(s): Tanaka, K.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. 15 (4) Pages: 1615-1621
• [Journal Article] DNA hole transport : application to effective photoelectrochemical SNP typing (2006)
  • Author(s): Okamoto, A.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 128 (2) Pages: 658-662
• [Journal Article] Electrochemical Evaluation of Alternating Duplex-Triplex Conversion Effect on the Anthraquinone-Photoinduced Hole Transport through DNA Duplex Immobilized on a Gold Electrode (2006)
  • Author(s): Tanabe, K.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 128 (3) Pages: 692-693
• [Journal Article] Simple SNP typing assay using a base-discriminating fluorescent probe (2006)
  • Author(s): Okamoto, A.
  • Journal Title: Mol. BioSyst. 2 (2) Pages: 122-127
• [Journal Article] Sequence-selective osmium oxidation of DNA : Efficient distinction between 5-methylcytosine and cytosine (2006)
  • Author(s): Okamoto, A.
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. 4 (9) Pages: 1638-1640
• [Journal Article] Nile Red nucleoside : Design of a solvatofluorochromic nucleoside as an indicator of micropolarity around DNA (2006)
  • Author(s): Okamoto, A.
  • Journal Title: J. Org. Chem. 71 (9) Pages: 3592-3598
• [Journal Article] DNA hole transport : Application to effective photoelectrochemical SNP typing (2006)
  • Author(s): A.Okamoto, T.Kamei, I.Saito
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 128・2 Pages: 658-658
• [Journal Article] Design of base-discrilninating fluorescent nucleosides (2005)
  • Author(s): A.Okamoto, Y.Saito, I.Saito
  • Journal Title: J.Photochem.Photobiol.C 6・2-3 Pages: 108-108
• [Journal Article] A dielectric-sensitive fluorescent DNA probe for monitoring polarities an the interior of a DNA-binding protein (2005)
  • Author(s): A.Okamoto, K.Tainaka, I.Saito
  • Journal Title: Bioconjugate Chem. 16・5 Pages: 1105-1105
• [Journal Article] Monitoring DNA structures by dual fluorescence of pyrene derivatives (2005)
  • Author(s): A.Okamoto, K.Tainaka, K.-i.Nishiza, I.Saito
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 127・38 Pages: 13128-13128
• [Journal Article] Stable, specific, and reversible base pairing via Schiff base (2005)
  • Author(s): C.Dohno, A.Okamoto, I.Saito
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc 127・47 Pages: 16681-16681
• [Journal Article] Synthesis of highly functional nucleic acids and their application to DNA technology (2005)
  • Author(s): A.Okamoto
  • Journal Title: Bull.Chem.Soc.Jpn. 78・12 Pages: 2083-2083
  • NAID: 10017074159