2022 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of DNA circuits that use metal ions as input signals
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Cybernetics -Development of Minimal Artificial Brain by the Power of Chemistry |
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| Project/Area Number |
21H05866
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹澤 悠典 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70508598)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | DNA / 金属錯体形成 / 鎖交換反応 / DNAナノテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、DNAナノテクノロジーと金属錯体化学の双方に立脚し、金属イオンを入力シグナルとしたDNA分子回路を構築することを目的とした。本年度は主に、(1) 新たに設計・合成したN,N-ジカルボキシメチル-5-アミノウラシル(dcaU)塩基を用いたDNA鎖交換反応の検討、および (2) エテノアデニン(eA)塩基を用いた金属イオン応答性DNAzymeの開発 を行った。
(1) dcaU塩基を用いたDNA鎖交換反応の検討：ウラシル塩基の5位にイミノ二酢酸配位子を導入したN,N-ジカルボキシメチル-5-アミノウラシル(dcaU)塩基が、水素結合を介したdcaU-A塩基対に加え、Gd(III)イオン存在下で金属錯体型dcaU-Gd(III)-dcaU塩基対を形成することを見出した。そこで、dcaU塩基を含むDNA鎖を用いて、Gd(III)イオンを外部刺激としたDNA二重鎖の交換反応を試みた。蛍光修飾した相補鎖を用いた蛍光時間変化測定の結果、Gd(III)イオンの添加によりdcaU-Gd(III)-dcaU塩基対を含む二重鎖が形成し、EDTAによりGd(III)イオンを除去するとdcaU-A塩基対を含む二重鎖へと鎖交換が進むことが示された。
(2) eA塩基を用いた金属イオン応答性DNAzymeの開発：昨年度までに、修飾核酸塩基であるエテノアデニン(eA)の金属錯体型塩基対(eA-Cu(II)-eA)の形成挙動を評価した。今年度は、eA塩基を既報のDNAzyme配列中に導入し、Cu(II)イオンを外部刺激として活性が制御できるDNAzymeの開発を行った。eA-eA対を3対含むスプリット型のDNAzymeを設計したところ、3当量のCu(II)イオンの添加により活性が約5倍上昇することが示された。
以上のように、金属イオンを入力シグナルとして機能するDNA分子回路の基本要素の構築に成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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