Development of high versatile UV dosimeter using synthetic DNA

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21019
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: Otaki Masahiro お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (70272367)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 風間 しのぶ 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (20749444) ; 溝添 倫子 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 基幹研究院研究員 (20894520)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 合成DNA / UV反応性 / 連続チミン対数 / DNA二次構造

Outline of Final Research Achievements

Ultraviolet (UV) treatment is effective in reducing pathogens, and it is useful to estimate UV sensitivity of pathogen from DNA or RNA sequences. In this study, synthetic DNA molecules of 100-150 base lengths were designed and used, and the number of consecutive thymine pairs in the DNA and the secondary structure of the DNA were examined as determinants of UV reactivity. The results showed that UV-irradiated dimer-forming DNA was detectable by quantitative polymerase chain reaction (qPCR). The non-detectability of PCR after UV irradiation indicated that the number of complementary bonds, i.e., the free energy value, did not affect the UV reactivity, although it was determined by the number of consecutive thymine pairs in the DNA.

Free Research Field

環境衛生工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の結果は合成DNAを利用することで，二次構造の有無に関わらずDNA内の連続したチミン対の数によってDNAのUV反応性が決定されるという明確な証拠を提示した．これはDNA塩基からUV反応性を推定するための方法論において非常に重要な学術的意義を示している．また合成DNAのUV反応性を正確に設計できることから，モデル微生物として被照射UV量を測定する生物線量計として使用できることを示した．モデル微生物を用いた被照射UV量の計測はUV装置の評価や，様々な空間におけるUV照射での病原リスク低減効果評価に適用できることから社会的意義は非常に大きい．