光触媒を用いたmRNAピンポイント光修飾法の開発と鎖間光架橋反応の解析
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22K14792
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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Basic Section 37030:Chemical biology-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山野 雄平 東北大学, 多元物質科学研究所, 特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD) (50938107)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | DNA / RNA / 光触媒 / ラベル化 / 光損傷 / 光反応 / APサイト / 架橋反応 / mRNA / 機能性核酸 / 核酸損傷 |
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| Outline of Research at the Start |
mRNAの望みの場所に機能性分子を修飾する手法は、mRNAを利用した医薬品や機能性材料の創製につながるため、注目されている。しかし、RNAを配列選択的に修飾することは難しく、新しい修飾法の開発が求められている。本研究では、①光誘起電子移動に基づく新しいアプローチで、mRNAをピンポイント修飾する手法の開発を目指す。また申請者らは、①に関連する予備実験を行う中で、核酸二重鎖が光触媒存在下で鎖間光架橋するという興味深い現象を発見した。同様の現象の報告はなく、新しいタイプの核酸損傷であると考えられる。そこで本研究では、②この核酸損傷の機構解明を２つ目の目標に据え、この損傷の一般性についても検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では 1．mRNAをピンポイントで光修飾する新手法の開発、および、2．光触媒反応下における鎖間架橋型の核酸損傷の機構解明を目指した。
１．これまでに、ウラゾール系修飾剤存在下、ATTO465導入プローブDNAとモデル標的配列（DNAあるいはRNA）と二重鎖形成させた状態で光照射することで、標的配列が設計通り修飾されることを確認した。しかし、プローブと二重鎖形成しない非標的配列も一定の割合で修飾され、選択性は不十分であった。そこで、本年度はプローブの改良を目指し、モレキュラービーコン型のプローブDNAを設計・合成した。標的配列非存在下では配列末端の光触媒とグアニンがプローブ内で近接しラベル化反応がクエンチ（OFF）、標的存在下では標的配列との二重鎖形成に伴い光触媒能が回復する（ON状態になる）ことを期待した。しかし、実際にラベル化反応を行った結果、非標的配列のラベル化は大きく抑制されたものの、標的配列のラベル化収率も（前の設計と比較して）大きく低下してしまうことがわかり、長鎖核酸の位置選択的なラベル化に適応可能な高効率かつ高選択的なラベル化反応の開発には至らなかった。
２．前年度までにモデル核酸配列に光触媒存在下で光照射することで、グアニンの非酵素的な脱塩基反応（APサイト生成）が起きることを明らかにした。そこで、今年度はこの反応の機構の解明に取り組んだ。様々な活性酸素種のスカベンジャー存在下で反応を行うことで、反応は主に一重項酸素の関与するTypeII酸化に基づいて起きていることを確認した。また、モデル配列中の一部のグアニンを8-オキソグアニンに置換した場合には、APサイトの生成率は大きく低下したことから、APサイトは8-オキソグアニンを経由しない機構で生成している可能性が高いことが示唆された。また、APサイトの生成率には配列・構造依存性があることも確認された。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
