2012 Fiscal Year Annual Research Report
環境感応型蛍光核酸塩基の分子設計と画期的な蛍光核酸プローブへの展開
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23350082
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
斎藤 烈 日本大学, 工学部, 研究員 (20026082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 義雄 日本大学, 工学部, 准教授 (40385985)
庄司 真紀子(田仲真紀子) 日本大学, 工学部, 研究員 (90397703)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 蛍光分子 / ナノバイオ / 環境応答分子 / 遺伝子診断 / DNAチップ |
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| Research Abstract |
本研究では、環境に感応しその蛍光強度、波長が劇的に変わる画期的な環境感応型蛍光核酸塩基を開発し、この環境感応型蛍光核酸塩基をDNAやRNAに導入することで核酸の局所構造、塩基配列の違い、蛋白との結合状態の有無を蛍光の強度と波長でモニターするシステムを開発することを目的としている。我々は独自のコンセプトに基づき、天然の核酸塩基に二重結合ならびに三重結合を介して置換芳香族化合物を連結した一群の蛍光核酸塩基を合成した。このなかで、芳香環に電子吸引基が置換した化合物は、溶媒の極性により劇的に蛍光強度が変化する事を見いだした。すなわち、極性溶媒ではほとんど蛍光を出さないが、無極性溶媒では強い蛍光を発することが判明した。これらの蛍光核酸塩基をDNAオリゴマーに導入して相補鎖とハイブリさせて蛍光を測定すると、一本鎖やフルマッチの時には全く蛍光を発しないが、バルジ構造の時にのみ強い蛍光を発することがわかった。
本２４年度には、これらに加えて、酸性（pH６．２以下）でのみ蛍光を発する新しいタイプの蛍光核酸塩基を開発し、細胞内で酸性であるがん細胞特異的に蛍光を発する事を確かめた。将来、がん細胞の蛍光イメージングに使われる可能性がある。さらに、多くの候補となる修飾蛍光核酸塩基の中から、ミクロ環境に特異的に感応して蛍光が大きく変化する核酸塩基をセレクトし、7-デアザー８−アザアデニン及びグアニン塩基骨格をもつ蛍光核酸塩基がきわめて優れた機能を有する事を発見した。遺伝子の検出の目的だけでなく広く遺伝子工学のさまざまな分野、例えば細胞内での分子イメージングにも使えるような構造認識機能をもつ蛍光核酸塩基をデザインする研究も現在進行中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ミクロ環境に感応する蛍光性核酸塩基を十数種類開発する事に成功しており、研究の達成度は80パーセント以上である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミクロ環境に感応する蛍光性核酸塩基の開発に成功しているので、今後はこれらをどの様なオリゴマーに組み入れ、どの様な機能を持つ蛍光プローブをデザインするかが今後の課題である。生体内でたんぱく質との相互作用を蛍光で簡便にモニターできる画期的な核酸蛍光プローブの開発が本研究の最終目的であるので、今後はこれに集中して研究を行う。
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