環状ナフタレンジイミド-DNAによるカテナン構造を利用したDNAの固定化法開発
Project/Area Number |
21H01967
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
Principal Investigator |
佐藤 しのぶ 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80510677)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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Keywords | 遺伝子診断 / ナフタレンジイミド / DNAチップ / カテナン / PCR検出 / PCR産物 / 電気化学的検出 / DNA |
Outline of Research at the Start |
新型コロナウイルスの迅速な診断のため、本研究ではPCR産物の迅速な検出のための新規なDNA補足チップの構築を目指す。DNAの固定化には環状ナフタレンジイミド(cNDI)、DNA検出にはフェロセン化ナフタレンジイミドを用いる。PCR産物の検出のため、cNDIと二本鎖DNAとの相互作用解析と、電気化学的PCR産物検出のための条件の最適化を行う。RNAの逆転写反応を含め60分以内で検出することを目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、cNDI固定化電極によるPCR産物検出チップの創成である。アミノ化cNDIは金表面に修飾したジチオプロピオン酸と縮合することでcNDI固定化チップを作成する。DNAとcNDIとの結合速度は、他のcNDI誘導体の速度論解析結果から数秒だと思われるため、cNDI固定化チップにPCR産物を振りかけると、わずか1分後にはDNAがチップ上に捕捉される。DNAとcNDIはカテナン構造で結合していると予想している。DNAの「呼吸」は、25°Cでは1.4 sに1回起こるが、cNDIが結合するとこの呼吸は抑制される。cNDIは数塩基置きにDNAに結合するため、電極には複数のcNDIでDNAを固定化していると考えている。このため、一部のcNDI-DNAカテナン構造が解離しても、ほかの部分でDNAは固定化されていると考えているが、これらのダイナミクスを解析できれば、薬剤等への応用が期待できる。また、DNAの「呼吸」を利用したDNA検出システムの例はなく、独創性が高い研究概念である。 令和4年度は以下の研究を遂行した。 1) cNDI-gluとして、cNDI-pip-gluを合成した。2) 電気化学測定において、cNDI-pip-gluがDNAを固定化すること、2本鎖および1本鎖オリゴヌクレオチドを用いて、その定量性を明らかにした。3) 120塩基対のPCR産物を用いて、濃度依存性を確認したところ、 0.1-20 ng/μLで定量的に変化した。4) コロナウイルス検出キットによりRNAより逆転写したサンプルを調整した。PCR10サイクルの産物で、100RNAコピー以上で電流増加が観察された。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PCR産物の検出および逆転写産物の検出まで達成できたため。
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Strategy for Future Research Activity |
1) 電気化学検出の精度向上のため、電解液の組成検討を行う。2) PCR産物のサイクル数依存性を評価する。3) cNDI-DNAカテナンプローブ固定化電極で、ハイブリダイゼーションアッセイへの応用を検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Substituent effects of cyclic naphthalene diimide on G-quadruplex binding and the inhibition of cancer cell growth.2021
Author(s)
Fukuda, H., Sato, S., Zou, T., Higashi, S., Takahashi, O., Habu, M., Sasaguri, M., Tominaga, K., Takenaka, S., Takeuchi, H.
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Journal Title
Bioorg. Med. Chem. Lett.
Volume: 50
Pages: 128323-128323
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Chemical Modulation of DNA Replication along G-Quadruplex Based on Topology-Dependent Ligand Binding2021
Author(s)
S. Takahashi, A. Kotar, H. Tateishi-Karimata, S. Bhowmik, Z.-F. Wang, T.-C. Chang, S, Sato, S. Takenaka, J. Plavec, and N. Sugimoto
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 143
Issue: 40
Pages: 16458-16469
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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