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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Design of robust and error-free signal-amplification circuit with orthogonal artificial nucleic acids

Research Project

Project/Area Number 18H03933
Research InstitutionNagoya 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直交性 / 人工核酸 / 増幅回路 / 蛍光プローブ / miR21
Outline of Annual Research Achievements

RNAとD-aTNAは互いに直交しているので二重鎖形成しないが、アキラルなSNAは両者と安定な二重鎖を形成できる。この原理を応用し、2019年度は、SNAを使用してRNA入力で、RNAと直交しているD-aTNAを出力するインターフェースSNAを設計した。これによって、D-aTNAのみで設計した増幅回路をRNA入力で作動させることを狙った。前年度、D-aTNAのみで構成されたHCR型増幅回路の設計に成功したので、RNA入力でD-aTNAを出力するSNAインターフェースの配列設計を行った。具体的には、入力するRNAと完全に相補的なSNAを設計し、これに対して部分的に相補的なD-aTNAを設計し、これらのSNAとD-aTNAをあらかじめ二重鎖を形成させた。SNAに対して相補的なRNAを入力すると、SNAのオーバーハング部位とRNAとの二重鎖形成がトリガーとなって鎖交換反応(toehold exchange)が起きてD-aTNAが出力され、これがD-aTNA増幅回路起動のための入力信号となる。ここではmiR21を入力するという想定で、SNA/D-aTNA二重鎖を最適化した。その結果、miR21入力でD-aTNAを出力するインターフェースSNAの設計に成功した。
またSNAは骨格がアキラルなため、天然のDNA(D-DNA、D-RNA)だけでなくそのエナンチオマーであるL-体のDNA(L-DNA、L-RNA)とも二重鎖形成可能であり、SNAを利用すればD-DNA(あるいはD-RNA)入力で、それと直交するL-DNAを出力インターフェースも設計できる。上記のInt-SNAの概念を一般化する目的で、D-RNA入力でL-DNAを出力するInt-SNAの設計にも併せて実現した。

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、RNA入力でD-aTNAを出力するインターフェースSNAの設計に成功した。さらにその概念を一般化した、D-RNA入力でそれと直交するL-DNAを出力するSNAインターフェースの設計にも成功した。以上より、おおむね順調に進展していると自己点検した。

Strategy for Future Research Activity

2018年度でD-aTNA増幅回路に設計し、2019年度でRNA入力でD-aTNAを出力するインターフェースSNAの設計に成功した。最終年度は、予定通りこの二つの回路を接続し、当初の目的である、RNA入力でD-aTNA増幅回路の起動と、それに伴う蛍光増幅を実現する。

  • Research Products

    (56 results)

All 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (49 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Incorporation of Pseudo‐complementary Bases 2,6‐Diaminopurine and 2‐Thiouracil into Serinol Nucleic Acid (SNA) to Promote SNA/RNA Hybridization2020

    • Author(s)
      Kamiya Yukiko、Sato Fuminori、Murayama Keiji、Kodama Atsuji、Uchiyama Susumu、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemistry ? An Asian Journal

      Volume: 15 Pages: 1266~1271

    • DOI

      DOI: 10.1002/asia.201901728

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient Light‐Harvesting Antennae Resulting from the Dense Organization of Dyes into DNA Junctions though d ‐Threoninol2020

    • Author(s)
      Kashida Hiromu、Azuma Hidenori、Maruyama Ryoko、Araki Yasuyuki、Wada Takehiko、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      DOI: 10.1002/anie.202004221

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A triplex-forming linear probe for sequence-specific detection of duplex DNA with high sensitivity and affinity2020

    • Author(s)
      Chen Yanglingzhi、Murayama Keiji、Kashida Hiromu、Kamiya Yukiko、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      DOI: 10.1039/d0cc01865a

  • [Journal Article] Selective binding of nucleosides to gapped DNA duplex revealed by orientation and distance dependence of FRET2019

    • Author(s)
      Kashida Hiromu、Kokubo Yuta、Makino Koki、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 17 Pages: 6786~6789

    • DOI

      DOI: 10.1039/C9OB00946A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 8-Pyrenylvinyl Adenine Controls Reversible Duplex Formation between Serinol Nucleic Acid and RNA by [2 + 2] Photocycloaddition2019

    • Author(s)
      Murayama Keiji、Yamano Yuuhei、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 141 Pages: 9485~9489

    • DOI

      DOI: 10.1021/jacs.9b03267

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Quencher‐Free Linear Probe from Serinol Nucleic Acid with a Fluorescent Uracil Analogue2019

    • Author(s)
      Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Volume: 21 Pages: 120~128

    • DOI

      DOI: 10.1002/cbic.201900498

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 人工核酸L-aTNAを基にした新たな非環状型人工核酸の合成2020

    • Author(s)
      村山恵司, 飯塚洋平, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 主鎖骨格に末端アルキンを導入した新規非環状型人工核酸の開発2020

    • Author(s)
      横山純也, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 人工核酸SNAの様々な波長での光制御を目指した新規修飾アデニンの開発2020

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] A Biofunctional SNA Molecular Beacon for Detecting T790M Point Mutation2020

    • Author(s)
      Zehua Liu, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] A Biofunctional SNA Molecular Beacon for Detecting T790M Point Mutation2020

    • Author(s)
      Yanglingzhi Chen, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 非環状型人工核酸とRNAの結晶構造解析2020

    • Author(s)
      神谷由紀子, 佐藤匡史, 兒玉篤治, 鈴木達哉, 内山 進, 加藤晃一, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 蛍光色素多数導入多分岐DNAを用いた光捕集アンテナの開発2020

    • Author(s)
      東 秀憲, 樫田 啓, 荒木保幸, 和田健彦, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 高輝度CPL発現を指向したDNA骨格導入ピレン会合体の開発2020

    • Author(s)
      樫田 啓, 伊藤有香, 西川慧史, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 蛍光色が逐次変化する核酸蛍光バーコードの開発2020

    • Author(s)
      牧野航海, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 人工核酸オリゴマーを利用した多機能性超分子ハイドロゲルの開発2019

    • Author(s)
      村山恵司, 重松勇貴, 浅沼浩之
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
  • [Presentation] Azobenzene-tethered DNA for photo-triggered nanocapsule for drug release2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      World Chemistry Conference and Exhibition 2019 (WCCE-2019)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 非環状型人工核酸が拓く新たなバイオテクノロジー2019

    • Author(s)
      浅沼浩之
    • Organizer
      ワークショップ「核酸化学の開く未来」
    • Invited
  • [Presentation] Design of functional oligonucleotide with acyclic scaffold2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      Shenyang Pharmaceutical Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 色素対導入型siRNAを用いたRISCの可視化解析2019

    • Author(s)
      神谷由紀子, 佐武真有, 伊藤杏奈, 浅沼浩之
    • Organizer
      第5回日本核酸医薬学会
  • [Presentation] 非環状型人工核酸と修飾塩基を用いたAnti-miRNA oligonucleotideの開発2019

    • Author(s)
      佐藤史経, 神元 寛, 堂下裕香, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第5回日本核酸医薬学会
  • [Presentation] Design of Functional oligonucleotides with acyclic serinol derivatives2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma, Keiji Murayama, Yukiko Kamiya, Hiromu Kashida
    • Organizer
      Commemorative International Symposium of the Japan Society of Nucleic Acids Chemistry (CISNAC2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of siRNA and anti-miRNA oligonucleotide by using acyclic nucleic acid2019

    • Author(s)
      Yukiko Kamiya, Fuminori Sato, Jumpei Ariyoshi, Hiroshi Kamimoto, Yuka Donoshita, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      Commemorative International Symposium of the Japan Society of Nucleic Acids Chemistry (CISNAC2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非環状型人工核酸オリゴマーを利用した機能性ハイドロゲルの開発2019

    • Author(s)
      村山恵司, 重松勇貴, 浅沼浩之
    • Organizer
      第29回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] 光応答性修飾核酸塩基の導入による機能性SNAの開発2019

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第29回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] DNA junctionを利用した高効率光捕集系の開発2019

    • Author(s)
      東 秀憲, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第29回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] 非環状型人工核酸と修飾塩基を用いたanti-miRNA oligonucleotideの設計2019

    • Author(s)
      佐藤史経, 神元 寛, 堂下裕香, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第29回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] DNA and XNA nanomachines powered by light irradiation2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      10th NTTH Joint Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DNA nanocapsule for photo-triggered drug release2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      2019 International Research Forum on Biology and Medical Science (IRFBMS 2019)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 蛍光変化する核酸蛍光ラベル化剤の開発2019

    • Author(s)
      牧野航海, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第169回東海高分子研究会講演会
  • [Presentation] 人工核酸SNAを用いたRNA/L-DNAシグナル変換と直交性シグナル増幅回路の構築2019

    • Author(s)
      曽根務史, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第169回東海高分子研究会講演会
  • [Presentation] DNA junctionに多数の蛍光色素を集積した高効率光捕集系の開発2019

    • Author(s)
      東 秀憲, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第169回東海高分子研究会講演会
  • [Presentation] 非環状型人工核酸aTNAの高速かつ高効率な鋳型特異的ケミカルライゲーション法の開発2019

    • Author(s)
      村山恵司, 栗木琢実, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 光クロスリンク法によるDicerとRNAの相互作用部位の検出2019

    • Author(s)
      神谷由紀子, 横田徳子, 津田弘貴, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 修飾核酸塩基8-ピレニルビニルアデニンを用いた人工核酸SNAの光制御2019

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] キラル分子検出に向けた人工核酸によるキラル増幅系の構築2019

    • Author(s)
      西川慧史, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] T790M変異を検出可能なSNAモレキュラービーコンの設計2019

    • Author(s)
      劉 澤華, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 生体分子の網羅的イメージングを可能とする蛍光バーコードの開発2019

    • Author(s)
      牧野航海, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 人工核酸SNAを利用したRNA/L-DNAシグナル変換と直交性シグナル増幅回路の構築2019

    • Author(s)
      曽根務史, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] インターカレートを介した三重鎖形成型リニアプローブによるDNAの検出2019

    • Author(s)
      陳楊凌志, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 非環状型人工核酸と修飾塩基を用いたAnti-miRNA oligonucleotideの高活性化2019

    • Author(s)
      佐藤史経, 神元 寛, 堂下裕香, 有吉純平, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 癌遺伝子を標的としたSNAおよびL-aTNA導入型siRNAの開発2019

    • Author(s)
      水野智成, 神谷由紀子, 國料俊男, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 多分岐DNAに多数の蛍光色素を集積した高効率光捕集系の開発2019

    • Author(s)
      東 秀憲, 樫田 啓, 丸山諒子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] "Functional control of serinol nucleic acid (SNA) using photo-crosslink type nucleobase: 8-pyrenylvinyladenine2019

    • Author(s)
      Yuuhei Yamano, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] キラル分子に応答し顕著なキロプティカル特性を生じる核酸ナノ構造体の設計2019

    • Author(s)
      西川慧史, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] 蛍光色素多数導入 DNA を用いた高効率光捕集アンテナの開発2019

    • Author(s)
      東 秀憲, 丸山諒子, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] 人工核酸オリゴマーを架橋点とする機能性超分子ハイドロゲルの開発2019

    • Author(s)
      村山恵司, 重松勇貴, 浅沼浩之
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] 8-ピレニルビニルアデニンの可逆的[2+2]光環化反応を利用した人工核酸SNAの光制御2019

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] 核酸のナノ構造体形成を利用したキラル増幅系の構築2019

    • Author(s)
      西川慧史, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] 核酸の鎖交換反応を利用した蛍光変化する蛍光ラベル化剤の開発2019

    • Author(s)
      牧野航海, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] SNA modification on siRNA and anti-miRNA oligonucleotide for improvement of their performance2019

    • Author(s)
      Yukiko Kamiya, Jumpei Ariyoshi, Hiroshi Kamimoto, Yuka Donoshita, Junya Takai, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      15th Annual Meeting Of The OTS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Artificial Nucleic Acids Composed of Acyclic Backbone for Fluorescent Probe and Antisense Reagent2019

    • Author(s)
      Keiji Murayama, Hiromu Kashida, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      15th Annual Meeting Of The OTS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光架橋型修飾Adenineを用いた人工核酸SNAの光制御2019

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [Presentation] Acyclic XNAs of controlled orthogonality towards DNA and RNA2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      The Fourth A3 Roundtable Meeting on Asia Chemical Probe Research Hub
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Photoresponsive XNAs for the photo-switching of bio- and nano-functions2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      China-Japan Joint Interdisciplinary Symposium on Molecular Magnetic Materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 核酸の直交性2019

    • Author(s)
      浅沼浩之、村山恵司
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      CBI学会出版

URL: 

Published: 2021-01-27  

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