ゲノム機能の調節を指向した機能性ペプチド核酸の開発

• Project/Area Number: 14011226
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岡本 晃充 京都大学, 工学研究科, 助手 (60314233)
• Project Period (FY): 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥5,100,000 (Direct Cost: ¥5,100,000); Fiscal Year 2002: ¥5,100,000 (Direct Cost: ¥5,100,000)
• Keywords: ペプチド核酸 / ゲノム機能 / 修飾核酸塩基 / オリゴヌクレオチド / メチルシトシン / ソラレン

Research Abstract

核酸に特徴的な糖-リン酸骨格をポリペプチド骨格に置き換えたペプチド核酸(PNA)は、二重らせん構造を有するDNAを我々が望む塩基配列のみで一本鎖状態にし、そこへ強く結合して新たなPNA-DNA二重らせん構造を与える。PNAが持つ極めて高い二本鎖DNAに対する塩基配列認識能に着目し、さらにここに有機合成化学的手法を用いて機能を付加することにより、効率的かつ体系的な遺伝子発現情報の解析、遣伝子多型の解析の新たな手段を開発することを目指した。また、機能性PNAを用いて、疾患の予防や治療に向けた新たな分子システムを設計し、提案することを目指した。
1)核酸配列特異的シトシンメチル化判定法の開発
PNAが二本鎖DNAに効果的に割り込むという性質を利用し、メチル化の有無を判定したい遺伝子配列を二本鎖からはじき出し制限酵素で処理することによってメチル化の有無を判定することができた。従来のbisulfite処理法や単なる制限酵素処理と比べて、正確かつ配列選択的であり、また比較的微量のサンプルに対しても応答が増幅されるため、これまでにない極めて効果的かつ正確な配列選択的メチル化法である。我々が開発した方法では、メチル化を蛍光発光で検出することができ大変有用であると思われる。この研究で開発された手法は、シトシンメチル化の判定のみならず、選択的な遺伝子機能の改変など他に利用可能であると考えられる。
2)塩基特異的蛍光消光機能を含むPNAによる簡便な一塩基多型検出法
PNAが塩基配列特異的に効率よく二本鎖DNAを捕捉することに着目し、新たな機能性PNAとしてソラレンを含むPNA(P-PNA)を初めて合成した。P-PNAは、紫外光を照射すると強い蛍光を生ずるが、相補的DNAと二重らせんを形成するとその蛍光が顕著に小さくなる。一方、ミスマッチ塩基対が存在すると、二重らせんの安定性が大きく失われるため、蛍光強度の減少はわずかであった。
私は、以上のように、ゲノム機能の調節を指向した機能性PNAの開発研究において、PNAを利用した種々の配列特異的核酸塩基検出法を見いだすことができた。いずれの成果も高い実用性が期待され、本科学研究費は、大変有効に役立てることができたと考えている。

Research Products

• [Publications] Okamoto, A., Kanatani, K., Taiji, T., Saito, I.: "^<15>N-NMR Study on Site-Selective Binding of Metal Ions to Guanine Runs in DNA : A Good Correlation with HOMO Distribution"J.Am.Chem.Soc.. 125(5). 1172-1173 (2003)
• [Publications] Tanabe, K., Okamoto, A., Nishimoto, S.-i., Saito, I.: "Discrimination between cytosine and 5-methylcytosine in DNA by peptide nucleic acids"Photomed.Photobiol.. 24. 57-58 (2002)
• [Publications] Okamoto, A., Tanaka, K., Saito, I.: "Unique Hole-trapping Property of the Degenerate Base, 2-Amino-7-deazaadenine"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 12(24). 3641-3643 (2002)
• [Publications] Tanabe, K., Inasaki, T., Okamoto, A., Nishimoto, S., Saito, I.: "Control of photo-induced drug release by the use of conformational change of DNA"Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 167-168 (2002)
• [Publications] Okamoto, A., Kanatani, K., Saito, I.: "Development of electrochemically gene-analyzing method using DNA-modified electrode"Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 171-172 (2002)
• [Publications] Okamoto, A., Tanabe, K., Saito, I.: "Site-Specific Discrimination of Cytosine and 5-Methylcytosine in Duplex DNA by Peptide Nucleic Acids (PNA)"J.Am.Chem.Soc.. 124(35). 10262-10263 (2002)