2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of DNA strand displacement reactions using bifacial nucleobases that form both hydrogen-bonded and metal-mediated base pairs
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16K14029
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹澤 悠典 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70508598)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | DNA / 人工DNA / 金属錯体型塩基対 / DNA鎖交換反応 / 金属錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、(1)天然核酸塩基と水素結合型塩基対を形成し、かつ、金属イオン存在下では配位結合により対合して金属錯体型非天然塩基対を形成する「ヤヌス型人工核酸塩基」の創製、および (2)「水素結合型天然塩基対」と「金属錯体型人工塩基対」との間の可逆な変換に基づくDNAの鎖交換反応の開発を目的としている。
今年度は主に5-ヒドロキシウラシル(UOH)塩基を用い、金属錯体形成を駆動力としたDNA鎖交換反応の最適化を検討した。初年度にUOH塩基を中央に導入したDNA鎖を用いた鎖交換反応を行ったが、反応の効率化を目指し、UOHを末端に導入することとした。3個のUOHを末端に導入した互いに相補的なDNA鎖1および2、およびUOHの代わりにAを含むDNA鎖3を用いて、Gd(III)イオンを外部刺激とした鎖交換反応を試みた。DNA鎖1および二重鎖2・3の等量混合物に3当量のGd(III)イオンを加えると、UOH-Gd(III)-UOH金属錯体型塩基対の形成により、二重鎖1・2への鎖交換が等温下(25 ℃) 4時間で約70%進行した。さらにEDTAを添加してGd(III)イオンを除去したところ、二重鎖1・2から二重鎖2・3への逆向きの鎖交換反応が進行した。また、Gd(III)イオンとEDTAとを繰り返し加えることで、可逆な鎖交換を連続して誘起することにも成功した。
研究期間を通し、(1) UOH塩基や5-ヒドロキシウラシル(caU)塩基が、水素結合型塩基対(UOH-AおよびcaU-A)に加え、金属錯体型塩基対(UOH-Gd(III)-UOHおよびcaU-Cu(II)-caU)を形成することを見出し、金属錯体形成によりDNA二重鎖の熱的安定性を制御できることを示した。さらに、(2) UOH塩基を導入したDNA鎖を用いて、金属イオンの添加・除去をトリガーとした可逆なDNA鎖交換反応を実現した。
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Research Products
(14 results)
