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人工核酸によるキラル増幅を利用した生体分子検出

研究課題

研究課題/領域番号 20H02858
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分37010:生体関連化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

樫田 啓  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30452189)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワードキラル増幅 / 人工核酸 / 円偏光発光 / 円二色性 / SNA / 生体物質検出 / CPL
研究開始時の研究の概要

本研究では我々が開発した人工核酸であるSNAを利用したキラル増幅系を開発することを目指す。キラル増幅系はアキラルな構造体にキラル分子を添加した際に、そのキラリティが大幅に増大する現象である。しかしながら、これまで核酸間の二重鎖形成を利用したキラル増幅系は報告されていない。本研究が実現できれば、キラルな生体分子を検出する汎用性の高い手法となることが期待できる。

研究成果の概要

本研究では申請者らが開発したセリノール核酸(SNA)を利用したキラル増幅系の開発、及びそれを利用した生体分子検出を目指した。まず、アキラルなSNA一次元構造体を調製した。この構造体に対し、キラル人工核酸を少量添加した際にCD強度が大幅に増大したことから、核酸の二重鎖形成を利用したキラル増幅系の開発に初めて成功した。また、ナノ構造体を蛍光色素で修飾することで、CDだけではなく円偏光発光(CPL)を発現させることにも成功した。更に、DNAをキラル源として利用したキラル増幅系を構築した。以上のように、核酸の二重鎖形成を利用したキラル増幅系を開発し、それを利用した生体分子検出に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体分子はほぼ全てキラルであるため、キラリティに基づいた検出法を開発することが出来れば、生体分子を検出する非常に汎用性の高い手法となることが期待できる。本研究では、核酸のキラリティを増幅し、円二色性や円偏光発光によって検出する全く新しい手法を開発した。今後、これを利用した天然核酸検出や他の生体分子検出への応用が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Orientational Control of Circularly Polarized Luminescence from Pyrene Clusters by Using a DNA Scaffold2023

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Ito Yuka、Kakuta Takahiro、Ogoshi Tomoki、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 29 号: 22

    • DOI

      10.1002/chem.202300182

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Methyl group configuration on acyclic threoninol nucleic acids (aTNAs) impacts supramolecular properties2022

    • 著者名/発表者名
      Murayama Keiji、Kashida Hiromu、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: - 号: 20 ページ: 4115-4122

    • DOI

      10.1039/d2ob00266c

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Color-Changing Fluorescent Barcode Based on Strand Displacement Reaction Enables Simple Multiplexed Labeling2022

    • 著者名/発表者名
      Makino Koki、Susaki Etsuo A.、Endo Motomu、Asanuma Hiroyuki、Kashida Hiromu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 号: 4 ページ: 1572-1579

    • DOI

      10.1021/jacs.1c09844

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Xeno nucleic acids (XNAs) having non-ribose scaffolds with unique supramolecular properties2022

    • 著者名/発表者名
      Asanuma Hiroyuki、Kamiya Yukiko、Kashida Hiromu、Murayama Keiji
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 25 ページ: 3993-4004

    • DOI

      10.1039/d1cc05868a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pseudo Base Pairs that Exhibit High Duplex Stability and Orthogonality through Covalent and Non-covalent Interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 79 号: 11 ページ: 1013-1019

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.79.1013

    • NAID

      130008114808

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • 年月日
      2021-11-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Pyrene‐Modified Serinol Nucleic Acid Nanostructure Converts the Chirality of Threoninol Nucleic Acids into Circularly Polarized Luminescence Signals2021

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Nishikawa Keiji、Ito Yuka、Murayama Keiji、Hayashi Ichiyo、Kakuta Takahiro、Ogoshi Tomoki、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 27 号: 59 ページ: 14582-14585

    • DOI

      10.1002/chem.202102333

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perylene‐Cy3 FRET System to Analyze Photoactive DNA Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Kawai Hayato、Doi Tetsuya、Ito Yuka、Kameyama Tatsuya、Torimoto Tsukasa、Kashida Hiromu、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 27 号: 50 ページ: 12845-12850

    • DOI

      10.1002/chem.202101738

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helical amplification system composed of artificial nucleic acids2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kashida, K. Nishikawa, W. Shi,a T. Miyagawa, H. Yamashita, M. Abe and H. Asanuma
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 5 ページ: 1656-1656

    • DOI

      10.1039/d0sc05245k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Artificial Hexaplex Composed of Non‐Natural Nucleic Acid2021

    • 著者名/発表者名
      Makino Koki、Hattori Yuhei、Kashida Hiromu、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Current Protocols

      巻: 1 号: 4 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1002/cpz1.106

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Analyses of F?rster Resonance Energy Transfer between Identical Pyrene Chromophores (Homo‐FRET) In DNA Scaffolds.2020

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Kawai Hayato、Azuma Hidenori、Araki Yasuyuki、Wada Takehiko、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 5 号: 2 ページ: 167-172

    • DOI

      10.1002/cptc.202000199

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 人工核酸を利用した機能性材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      樫田啓
    • 学会等名
      第4回発動分子科学サロン
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核酸の多様化を目指した人工核酸の開発2022

    • 著者名/発表者名
      樫田啓
    • 学会等名
      第9回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of fluorescent probes detecting RNA2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise control of dye interaction by using D-threoninol scaffold2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida
    • 学会等名
      11th International Conference on Porphyrins & Phthalocyanines (ICPP-11)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 核酸の化学修飾とその応用2020

    • 著者名/発表者名
      樫田啓
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工核酸SNAナノ構造体を利用したキラル増幅2020

    • 著者名/発表者名
      樫田 啓, 西川慧史, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 人工核酸を利用したキラル増幅系の開発2020

    • 著者名/発表者名
      樫田 啓, 西川慧史, 林 一陽, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第69回高分子学会年次大会(開催中止)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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