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2023 Fiscal Year Annual Research Report

環状ナフタレンジイミド-DNAによるカテナン構造を利用したDNAの固定化法開発

Research Project

Project/Area Number 21H01967
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

佐藤 しのぶ  九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80510677)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsナフタレンジイミド / PCR産物 / 電気化学的検出 / カテナン
Outline of Annual Research Achievements

新型コロナウイルスの流行によりその検査の重要性が増している。そこで、本研究ではPCR産物の迅速な検出のための新規なDNA補足チップの構築を目指す。DNAの固定化にはDNAの「呼吸(連続する数塩基の水素結合の開裂)」を利用し、基盤上の環状ナフタレンジイミド(cNDI)でDNA-cNDIによるカテナン構造を形成することで2本鎖DNAのみを補足する。cNDIと2本鎖DNAとの相互作用解析は等温滴定カロリメトリーによる物理化学測定やストップトフロー分光光度計による速度論解析を行う。DNA-cNDIによるカテナン構造の安定性、複合体挙動は学術的観点からも興味深い。FNDなどの「開いた」インターカレータではなく、「閉じた」インターカレータが2本鎖DNAとカテナン構造を形成した際に、2本鎖DNAからインターカレータの会合・解離は可逆的に行われるが、「閉じた」インターカレータであるcNDIの場合、2本鎖DNAからの解離は不可逆的になるのかどうかは非常に興味深く、研究課題の核心をなす学術的「問い」となる。ターゲットはコロナウイルスから増幅したPCR産物とし、10サイクル程度のPCRから検出まで10分程度、RNAの逆転写反応を含めても60分以内で検出することを目指した。昨年度までに、cNDI-gluの合成、およびコロナウイルス由来のRNAの逆転写産物に対して、PCRサイクル依存性と、PCRを10サイクルに固定したときの検出下限を算出した。本年度は、TRAPアッセイにより得られたテロメラーゼ伸長産物の検出についてRT-PCRによる検出下限と本システムでの検出下限を比較した。RT-PCRでは、10
cells/uLで有意の検出が達成できたのに対し、電気化学的手法では2 cells/uLのHeLa細胞の検出に成功し、高感度にテロメラーゼ活性を検出できることを実証した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Biotinylated cyclic naphthalene diimide as a searching tool for G4 sites on the genome2024

    • Author(s)
      Fujii, S. Sato, S , Hidaka, R., Takenaka, S.
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 40 Pages: 943-950

    • DOI

      10.1007/s44211-024-00551-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of cNDI-Peptide-Dimer as a G4 Cluster-Selective Binder and its Interaction with G4 Dimer2024

    • Author(s)
      Ono, K. Sato, S., Takenaka, S.
    • Journal Title

      ChemistrySelect

      Volume: 9 Pages: e202401062

    • DOI

      10.1002/slct.202401062

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electrochemical Method for G-quartet RNA Detection of COVID-19 Based on Cyclic Ferrocenylnaphthalene Diimide2023

    • Author(s)
      Shuma Kaneyoshi, Shun Murakami, Takumi Ikeda, Kazuhisa Fujimoto, Satoshi Fujii, Shinobu Sato, Shigeori Takenaka
    • Journal Title

      Electroanalysis

      Volume: 35 Pages: e202380401

    • DOI

      10.1002/elan.202380401

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cyclic anthraquinone derivatives, unique G-quadruplex binders, selectively induce cancer cell apoptosis and inhibit tumor growth2023

    • Author(s)
      Hikaru Fukuda, Tingting Zou, Satoshi Fujii, Shinobu Sato, Daiki Wakahara, Sen Higashi, Ting-Yuan Tseng, Ta-Chau Chang, Naomi Yada, Kou Matsuo, Manabu Habu, Kazuhiro Tominaga, Hiroshi Takeuchi, Shigeori Takenaka
    • Journal Title

      PNAS Nexus

      Volume: 2 Pages: pgad211

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgad211

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナフタレンジイミド固定化電極による電気化学的テロメラーゼ活性検出2024

    • Author(s)
      東 祐大、佐藤 しのぶ、竹中 繁織
    • Organizer
      日本化学会 第104春季年会 (2024)
  • [Presentation] フェロセン化ナフタレンジイミドによる電気化学的テロメラーゼ検出における検出条件の最適化2023

    • Author(s)
      吉永慎太郎・佐藤しのぶ・竹中繁織
    • Organizer
      第60回化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] 環状ナフタレンジイミド固定化電極と逆転写酵素を組み合わせたRNA 検出法の開発2023

    • Author(s)
      山本真綾・佐藤しのぶ・竹中繁織
    • Organizer
      第60回化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] SARS-CoV-2の電気化学的検出法の開発2023

    • Author(s)
      佐藤しのぶ
    • Organizer
      日本分析化学会第72年会
    • Invited
  • [Presentation] Interaction of cyclic ferrocenylnaphthalene diimdie with G-quadruplex RNA of SARS-CoV-22023

    • Author(s)
      Shigeori Takenaka・Shinobu Sato・Shuma Kaneyoshi
    • Organizer
      ISNAC2023, 第50回国際核酸化学シンポジウム
  • [Remarks] 九州工業大学竹中研究室

    • URL

      http://takenaka.che.kyutech.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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