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2010 Fiscal Year Annual Research Report

DNA内光電荷分離寿命に基づくDNA情報の読み出し

Research Project

Project/Area Number 21750170
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

川井 清彦  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

KeywordsDNA / 電子移動 / 電荷分離 / 一塩基多型 / SNPs / ヨウ素デンプン反応
Research Abstract

これまでに応募者は、DNAを一電子酸化する光増感剤(=蛍光色素)を用いて、DNA内電荷分離を達成してきた。DNA内の電荷分離寿命が周囲の配列に大きく依存することを見出し、電荷分離寿命の測定によりDNA配列情報の読み出しが可能であることを報告した。しかしながら、電荷分離寿命の測定には高価で大掛かりな装置を必要とし、電荷分離寿命の測定に基づくDNA配列情報の読み出しを実用化することは困難であった。本年度は、特別な装置を必要とせずにDNA配列を読み出す手法の開発を検討した。DNA内光電荷分離に伴い、蛍光色素のラジカルアニオン、および、DNA内にラジカルカチオンが発生する。応募者はこれら活性種を利用して、光触媒的にヨウ素を生成することに成功した。具体的には、蛍光色素およびラジカルカチオンのアクセプターを修飾したDNAを化学合成した。蛍光色素ラジカルアニオンと酸素の反応により生じるスーパーオキサイドを、スーパーオキサイドディスムターゼを用いて過酸化水素に変換する。過酸化水素によりヨウ化物イオンが酸化され、ヨウ素が生じる。また、DNA中に生じたラジカルカチオンもヨウ化物イオンと反応しヨウ素が生じる。一連の反応により、蛍光色素修飾DNAが完全に再生されるため、本反応は触媒的に進行する。電荷分離寿命に応じてヨウ素の生成量が変化するよう設計し、生じたヨウ素を目視で検出することにより、特別な装置を用いずに、一塩基多型(SNPs)を検出することに成功した。

  • Research Products

    (15 results)

All 2011 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Photocatalytic formation of I-I bonds using DNA which enables detection of single nucleotide polymorphisms2010

    • Author(s)
      K.Kawai, H.Kodera, T.Majima
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 132 Pages: 14216-1422

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge separation and photosensitized damage in DNA mediated by naphthalimide, naphthaldiimide, and anthraquinone2010

    • Author(s)
      K.Kawai, Y.Osakada, E.Matsutani, T.Majima
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 114 Pages: 10195-10199

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sequence dependence of excess electron transfer in DNA2010

    • Author(s)
      K.Tainaka, M.Fujitsuka, T.Takada, K.Kawai, T.Majima
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 114 Pages: 14657-14663

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 8-Oxo-7, 8-dihydro-2'-deoxyguanosine produces a long-lived charge-separated state during the photosensitized one-electron oxidation of DNA resulting in efficient and exclusive degradation2010

    • Author(s)
      K.Kawai, E.Matsutani, T.Majima
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 46 Pages: 3277-3279

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 一分子レベル蛍光観測によるDNA内電荷分離寿命の測定2011

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      日本化学会第91回春季年会
    • Place of Presentation
      横浜(神奈川大)
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] 放射線および光照射によるDNA酸化損傷2011

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      第42回基礎科学セミナー
    • Place of Presentation
      東海(原研)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-01-17
  • [Presentation] Rapid long-range charge transfer through DNA2010

    • Author(s)
      川井清彦, 真嶋哲朗
    • Organizer
      2010International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Hawaii(USA)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] Kinetic studies of photosensitized one electron oxidation of DNA2010

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      The 37th Internatinal Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2010-11-10
  • [Presentation] ヨウ素デンプン反応による一塩基多型の検出2010

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      第4回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪(大阪大)
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] 光触媒的ヨウ素生成反応を利用したDNA一塩基多型の検出2010

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      2010年光化学討論会
    • Place of Presentation
      千葉(千葉大)
    • Year and Date
      2010-09-08
  • [Presentation] 8-オキソグアニンはDNA内光電荷分離を促進し選択的に損傷する2010

    • Author(s)
      川井清彦, 真嶋哲朗
    • Organizer
      第32回日本光医学・光生物学会
    • Place of Presentation
      東京慈恵会医科大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-07-30
  • [Presentation] Reading out the DNA sequence information by measuring the charge transfer kinetics2010

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      Japan-China joint symposium on functional supramolecular architectures
    • Place of Presentation
      Changchun(China)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-07-27
  • [Presentation] 生体高分子DNA中の電荷移動2010

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      第6回有機電子移動化学若手の会
    • Place of Presentation
      大阪(大阪府立大)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-06-24
  • [Presentation] Reading out the sequence information of DNA by measuring the charge transfer kinetics2010

    • Author(s)
      川井清彦
    • Organizer
      杉山研研究室セミナー
    • Place of Presentation
      京都(京都大)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-05-15
  • [Book] "G-C Content independent long-range charge transfer through DNA", in "Topics in Current Chemistry : Electronic and magnetic, properties of chiral molecules and supramolecular architectures"2011

    • Author(s)
      川井清彦, 真嶋哲朗
    • Total Pages
      14
    • Publisher
      Springer-Verlag, Inc., Berlin

URL: 

Published: 2012-07-19  

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