2017 Fiscal Year Annual Research Report
Design of cross-talking amplification circuit with orthogonal nucleic acid
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16K12522
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
浅沼 浩之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20282577)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 直交性 / 人工核酸 / クロストーク / 増幅回路 / RNA検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、D体あるいはL体のDNA(aTNA)のみで論理回路をそれぞれ設計し、アキラルなPNAをインターフェースに用いて、D体（L体）が入力するとL体（D体）の回路が作動する仕組みを設計することを目的とする。前年度、アキラルなペプチド核酸（PNA）をインターフェースに用いたが、実際にはToehold exchangeがほとんど起きず、インターフェースとして機能しなかった。そこで我々が開発した非環状型人工核酸SNAを用いたところ、インターフェースとしてPNAより圧倒的に優れていることが判明した。そこで本年度はSNAをインターフェースに用い、増幅回路を構築する人工核酸として、我々が開発に成功している人工核酸D-aTNAを使用した。D-aTNAはL-DNAと同様、天然のD-DNAおよびD-RNAと直交しており、L-DNAの代わりに用いることができる。
論理回路としてWinfreeらのSeesaw gateを若干修飾して、全く同じ配列でD-DNAとD-aTNAの増幅回路を設計した。作動温度は異なったが、D-DNA回路はD-DNA inputに対し、逆にD-aTNA回路はD-aTNA Inputに対して正常に作動した。またD-DNA回路にD-aTNA Inputを入力しても作動せず、逆も同様であったことから、D-aTNAとD-DNA回路が互いに完全に直交していることが確認できた。次に前年度の成果に基づき、用いてD-RNA入力でD-aTNA出力するSNAインターフェースを設計した。SNAおよびD-aTNAの鎖長を最適化したところ、D-RNA入力でD-aTNAが出力し、D-aTNA回路が起動した。このように、当初の目的である互いに直交している回路をインターフェースによりクロストークさせることに成功した。
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