2018 Fiscal Year Annual Research Report
Design of robust and error-free signal-amplification circuit with orthogonal artificial nucleic acids
| Project/Area Number |
18H03933
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
浅沼 浩之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20282577)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 人工核酸 / 増幅回路 / 直交性 / インターフェース / マイクロRNA |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度は当初計画に従い、天然のRNAと直交しているD-aTNAのみを使用して、D-aTNA入力で蛍光シグナルを増幅して出力する増幅回路を設計した。ここではPierceらが報告した増幅回路Hybridization Chain Reaction (HCR:, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,2004, 101, 15275-15278)を応用し、SNAをインターフェースに使用してmiRNA入力で出力されるD-aTNAで起動するという前提で、D-aTNAのみでHCR増幅回路を設計した。標的としてmiR21を想定し、miR21の2/3の配列長のD-aTNAでHCR型シグナル増幅回路を設計した。
HCR回路は、二種類のヘアピン鎖(HP1, HP2)とInput鎖（SNAインターフェースを通じて出力されるD-aTNA)で構成される。Input鎖が不在の場合、二つのヘアピンは互いに相互作用せず閉じた状態を保つが、Input鎖を添加すると、HP1のToehldとInput鎖の結合を介した鎖交換反応により、まずHP1が開く。開いたHP1がHP2と結合することで、HP2が開く。開いたHP2は更にHP1と結合することができるため、カスケード的に反応が進行する。そこでモレキュラービーコンの様な蛍光色素（Cy3）と消光色素（Nitromethyl Red)の対をステムに導入したHP1を合成し、種々の配列で検討を行った結果、Input非存在下では蛍光増幅しなかったのに対し、37℃で増幅反応が進行するHP1とHP2の組み合わせが得られた。この組み合わせに対し、増幅回路の0.1等量のInput(D-aTNA)を加えたところ、7倍程度のシグナル増幅が観測された。このように、D-aTNAでもDNAと全く同様にHCR回路が設計できることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、D-aTNAでもDNAと同様のHCR型増幅回路が問題なく設計できたから。この結果は、DNAと同様の配列設計が可能なことを示しており、miR21のみならず様々なRNAに対応できることを示している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
D-aTNAでHCR型増幅回路が問題なく起動することが確認できたので、計画通りmiR21入力でD-aTNAを出力するSNAインターフェースの設計を行い、2018年度に設計したD-aTNA増幅回路と接続し、miR21入力→D-aTNA増幅回路の起動 を行う。
|
