ミスマッチ塩基対安定化を基盤とした核酸構造制御による機能発現調節

• 研究課題/領域番号: 18105006
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中谷 和彦 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70237303)
• 研究分担者: 堂野 主税 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (60420395) ; 萩原 正規 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40403000) ; 武井 史恵 (武井 史惠) 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (30252711) ; 周 大揚 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (00324848)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 113,100千円 (直接経費: 87,000千円、間接経費: 26,100千円); 2010年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2009年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2008年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2007年度: 45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円); 2006年度: 30,810千円 (直接経費: 23,700千円、間接経費: 7,110千円)
• キーワード: 核酸 / 光制御 / ミスマッチ / 分子認識 / DNAナノ構造 / ナノテクノロジー / DNA / 分子 / 高次構造 / 制御 / ヘアピンループ / 会合体 / 光異性化 / 核酸構造 / 機能発現 / 生体認識 / 機能化学 / 光応答 / RNA / 塩基対 / スイッチ / 機能制御

研究概要

DNAのミスマッチ塩基対に選択的に結合し、安定化する分子を基盤として用い、DNA一本鎖/二本鎖構造の光による可逆的な制御を実現した。さらにこの概念を、より高次なDNA構造や4本鎖構造、ステムループ構造などへ拡張出来ることを示した。DNA二本鎖会合によって創出されるさまざまな機能(蛍光発光特性、スピン集積、タンパク質発現、ナノ構造構築)を低分子によって制御する分子系を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Ligand-Assisted Complex of Two DNA Hairpin Loops. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hong, C.; Hagihara, M.; Nakatani, K.Angew.
  • 雑誌名: Chem.Int.Ed. 50 ページ: 4390-4393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand Inducible Assembly of a DNA Tetrahedron. (2011)
  • 著者名/発表者名: Dohno, C.; Atsumi, H.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chem.Commun. 47 ページ: 3499-3501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand-Assisted Complex of Two DNA Hairpin Loops. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hong, C.; Hagihara, M.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Angewandte Chemi International Edition 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand Inducible Assembly of a DNA Tetrahedron. (2011)
  • 著者名/発表者名: Dohno, C.; Atsumi, H.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chemical Communication 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antisense-Induced Guanine Quadruplexes Inhibit Reverse Transcription by HIV-1 Reverse Transcriptase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hagihara, M.; Yamauchi, L.; Seo, A.; Yoneda, K.; Senda, M.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 11171-11178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-covalent assembly of TEMPO radicals pair-wise embedded on a DNA duplex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Atsumi, H.; Maekawa, K.; Nakazawa, S.; Shiomi, D.; Sato, K.; Kitagawa, M.; Takui, T., Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chem.Lett.(Editor's Choice) 39 ページ: 556-557
  • NAID: 10027181105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent Indicator-Displacement Assay for Ligand-RNA Interactions (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhang, J.; Umemoto, S.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 3660-3661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmed Assembly of Organic Radicals on DNA. (2010)
  • 著者名/発表者名: Maekawa, K.; Nakazawa, S.; Atsumi, H.; Shiomi, D.; Sato, K.; Kitagawa, M.; Takui, T.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chem.Commun. 46 ページ: 1247-1249
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-covalent assembly of TEMPO radicals pair-wise embedded on a DNA duplex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Atsumi, H.; Maekawa, K.; Nakazawa, S.; Shiomi, D.; Sato, K.; Kitagawa, M.; Takui, T., Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: (印刷中) ページ: 556-557
  • NAID: 10027181105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of Mismatched Base Pairs in DNA (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatani, K.
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn.(総説) 82 ページ: 1055-1069
  • NAID: 10025321391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secondary Structure-Inducible Ligand Fluorescence Coupled with PCR (2009)
  • 著者名/発表者名: Takei, F.; Igarashi, M.; Hagihara, M.; Oka, Y.; Soya, Y.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 7822-7824
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Light-Driven, Supramolecular Optical Switch (2009)
  • 著者名/発表者名: Uno, S.; Dohno, C.; Bittermann, H.; Malinovskii, V.L.; Haner, R.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 7362-7365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small molecule affecting the replication of trinucleotide repeat d(GAA)n (2009)
  • 著者名/発表者名: He, H.; Hagihara, M.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 15 ページ: 10641-10648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoswitchable Unsymmetrical Ligand for DNA Hetero-Mismatches (2009)
  • 著者名/発表者名: Dohno, C.; Yamamoto, T.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Eur.J.Org.Chem. ページ: 4051-4058
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA Aptamers That Reversibly Bind Photoresponsive Azobenzene-Containing Peptides (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, G.; Hagihara, M.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 15 ページ: 424-432
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of linker length on binding affinity of a photoawitchable molecular glue for DNA (2009)
  • 著者名/発表者名: C.Dohno, et.al.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 17 ページ: 2536-2543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoawitchable Unaymmetrical Ligand for DNA Hetero-Miamatches (2009)
  • 著者名/発表者名: C.Dohno, et.al.
  • 雑誌名: Eur.J.Org.Chem. ページ: 4051-4058
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Light-Driven, Supramolecular Optical Switch (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Uno, et.al.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 7362-7365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small Molecule Affecting the Replication of Trinucleotide Repeat d(GAA)n. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hanging He, Masaki Hagihara, Kazuhiko Nakatani
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 15巻 ページ: 10641-10648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secondary Structure-Inducible Ligand Fluorescence Coupled with PCR (2009)
  • 著者名/発表者名: Fumie Takei, Masako Igarashi, Masaki Hagihara, Yoshimi Oka, Yoehihiro Soya, Kazuhiko Nakatani
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 48巻 ページ: 7822-7824
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA Aptamers That Reversibly Bind Photoresponsive Azobenzene Containing Peptides (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi G.; Hagihara M.; Nakatani K.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 15 ページ: 424-432
• [雑誌論文] DNA Labeling by Ligand Inducible Secondary Structure (2008)
  • 著者名/発表者名: Peng T.; He H.; Hagihara M.; Nakatani K.
  • 雑誌名: ChemBioChem 9 ページ: 1893-1897
• [雑誌論文] Photoswitchable Molecular Glue for DNA (2007)
  • 著者名/発表者名: Dohno, C.; Uno, S.; Nakatani
  • 雑誌名: K.J.Am.Chem.Soc. 129 ページ: 11898-11899
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoregulation of a Peptide-RNA Interaction on a Gold Surface (2007)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, G.; Hagihara, M.; Dohno, C.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 129 ページ: 8678-8679
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoswitchable Molecular Glue for DNA (2007)
  • 著者名/発表者名: Dohno C.; Uno S.; Nakatani K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 11898-11899
• [雑誌論文] Photoregulation of a Peptide RNA Interaction on a Gold Surface (2007)
  • 著者名/発表者名: Hayashi G.; Hagihara M.; Dohno C.; Nakatani K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 8678-8679
• [雑誌論文] Photoswichable Molecular Glue for DNA (2007)
  • 著者名/発表者名: Dohno, C., Uno, S., Nakatani, K
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 129 ページ: 11898-11899
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoregulation of a Peptide-RNA Interaction on a Gold Surface (2007)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, G., Hagihara, M., Dohno, C., Nakatani, K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 129 ページ: 8678-8679
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of L-DNA-Tagged PCR Products by Surface Plasmon Resonance Imaging (2007)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, G., Hagihara, M., Kobori, A., Nakatani,K.
  • 雑誌名: ChemBioChem 8 ページ: 169-169
• [雑誌論文] Evaluation of mismatch-binding ligands as inhibitors for Rev-RRE interaction (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakatani, K., Horie, S., Goto, Y., Kobori, A., Hagihara,S.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 14 ページ: 5384-5384
• [雑誌論文] Mismatch binding ligands function as molecular glue for DNA (2006)
  • 著者名/発表者名: Peng, T., Dohno, C., Nakatani,K
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 45 ページ: 5623-5623
• [雑誌論文] Control of DNA hybridization by photoswitchable molecular glue.
  • 著者名/発表者名: Dohno, C.; Nakatani, K.
  • 雑誌名: Chem.Soc.Rev.(総説) in press.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bidirectional Control of Gold Nanoparticle Assembly by Turning On and Off DNA Hybridization with Thermally Degradable Molecular Glue
  • 著者名/発表者名: Peng, T., Dohno, C., Nakatani, K.
  • 雑誌名: ChemBioChem (in press)
• [雑誌論文] Allele Specific C-Bulge Probes with One Unique Fluorescent Molecule Discriminate the Single Nucleotide Polymorphism in DNA
  • 著者名/発表者名: Takei, F., Suda, H., Hagihara, M., Zhang, J., Kobori, A., Nakatani,K.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. (in press)
• [雑誌論文] Exploiting Small Molecule Binding to DNA for the Detection of Single-Nucleotide Mismatches and Their Base Environment
  • 著者名/発表者名: Li, X., Song, H., Nakatani, K., Kraatz, H.-B.
  • 雑誌名: Anal.Chem. (in press)
• [学会発表] DNA・RNA に結合する小分子現状と課題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中谷和彦
  • 学会等名: 第13回生命化学研究会「分子で拓く生命化学」
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] A Light-Driven, Light-switching DNA Device (2010)
  • 著者名/発表者名: 中谷和彦
  • 学会等名: DNA Photonics Symposium at the PacifiChem2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Small molecules binding to the hairpin secondary structure of trinucleotide repeat sequences, Nucleic Acid Based (2010)
  • 著者名/発表者名: 中谷和彦
  • 学会等名: Therapeutics Symposium at the PacifiChem2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Small molecules binding to the hairpin secondary structure of trinucleotide repeat sequences (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Nakatani
  • 学会等名: Nucleic Acid Based Therapeutics Pacifichem, Honolulu
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] ホルミル基含有修飾核酸によるDNAメチル化の識別 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田知範
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] RNA四重鎖構造を介した遺伝子発現制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 萩原正規、中谷和彦
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学 大阪
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] DNA cross-link generated by a novel modified DNA containing a formyl group (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田知範
  • 学会等名: The sixth International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 高山市民文化会館(岐阜県)
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 核酸二次構造安定性を大きく変化させる新規光応答性小分子リガンド (2009)
  • 著者名/発表者名: 堂野主税
  • 学会等名: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学(福岡県)
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] mRNAの非翻訳領域に存在する四重鎖構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 萩原正規、中谷和彦
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー研究会 第4回年会
  • 発表場所: 神戸市産業振興センター
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] Controlling Hybridization by Molecular Glue for DNA (2008)
  • 著者名/発表者名: 中谷和彦
  • 学会等名: 17^<th> International Conference on Organic Synthesis
  • 発表場所: Dejon, Korea
• [図書] ゲノム化学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 齋藤烈、杉山弘、中谷和彦編
  • 総ページ数: 214
  • 出版者: 化学同人
• [図書] ゲノム化学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 齋藤烈、杉山弘、中谷和彦
  • 出版者: 化学同人
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/rbc/
• [備考] 第25回日本化学会学術賞 中谷和彦
• [備考] 第40回市村学術賞貢献賞 中谷和彦
• [備考] 第26回大阪科学賞 中谷和彦
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/rbc
• [産業財産権] 一塩基多型を検出する方法および一塩基多型を検出するための試薬キット (2010)
  • 発明者名: 中谷和彦、武井史恵、萩原正規
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2010-054658
  • 出願年月日: 2010-03-11
• [産業財産権] 核酸と被験物質との結合親和性を測定するための組成物及びその利用 (2008)
  • 発明者名: 中谷和彦、張 錦華、梅本詩織、笹岡眞一、和崎隆博
  • 権利者名: 大阪大学、日東化成株式会社
  • 産業財産権番号: 2009-519347
  • 出願年月日: 2008-07-30
• [産業財産権] DNA二本鎖形成制御 (2006)
  • 発明者名: 中谷和彦、Peng Tao、堂野主税
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2006-162265
  • 出願年月日: 2006-06-12
• [産業財産権] DNA二本鎖形成制御 (2006)
  • 発明者名: 中谷ほか
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2006-06-12
• [産業財産権] 核酸の増幅反応に用いるプライマ-の5'末端に結合して用いるDNA 断片およびその利用
  • 発明者名: 中谷和彦、武井史恵、萩原正規
  • 権利者名: 大阪大学
• [産業財産権] 核酸の増幅反応に用いる繰り返し配列結合プライマ-及びその利用
  • 発明者名: 中谷和彦、Peng Tao、萩原正規
  • 権利者名: 大阪大学