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光応答性修飾核酸塩基を用いたSNA光ライゲーション法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K15399
研究種目

若手研究

配分区分基金
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

村山 恵司  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70779595)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードSNA / 光架橋 / ライゲーション / RNA / 人工核酸 / RNA検出
研究開始時の研究の概要

特定の波長の光照射によって二重鎖形成と解離を自在に制御できる人工核酸SNAを設計し、鋳型となる核酸上でSNA断片を連結する「SNA光ライゲーション法」を開発する。
この系を利用することで、シグナル増幅によるRNA高感度検出システムを構築し、微量RNAを配列特異的に検出することを目指す。更に、全く新しいナノ構造体として核酸ポリカテナン作成を試みる。

研究成果の概要

核酸のライゲーション反応は鋳型鎖に二重鎖形成した相補的な断片配列同士を選択的に連結する手法であり、遺伝子組み換えにおいて必須の技術であるだけでなく、核酸構造体の安定化や核酸配列検出への応用も盛んに行われている重要な技術である。本研究では光照射で人工核酸SNAをRNA鋳型上で連結する光ライゲーション反応を新たに開発した。本反応は鋳型RNA存在下で選択的に進行し、高効率で連結産物が得らることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回開発した光ライゲーション反応は特定のRNA配列存在下でのみSNA鎖を連結する反応であるため、RNAを標的とする新たなRNA検出システムや核酸医薬としての応用が期待できる。また、本研究の過程で新たに開発した光応答性核酸塩基NVAは、過去に報告しているPVAと同様の二重鎖光制御を、より短波長の光照射で行うことができるため、PVAとNVAを併用することで複雑な核酸分子マシンを構築することが可能となった。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Unexpected Dissociation of Photoresponsive UV-ON DNA Carrying p-tert-Butyl Azobenzene under UV Light Irradiation2022

    • 著者名/発表者名
      Ishii Satsuki、Murayama Keiji、Sada Kazuki、Asanuma Hiroyuki、Kakugo Akira
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 号: 3 ページ: 292-295

    • DOI

      10.1246/cl.210788

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Signal Amplification Circuit Composed of Serinol Nucleic Acid for RNA Detection2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Yanglingzhi、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 号: 3 ページ: 330-333

    • DOI

      10.1246/cl.210813

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Renewable DNA Proportional-Integral Controller with Photoresponsive Molecules2022

    • 著者名/発表者名
      Tamba Masaaki、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki、Nakakuki Takashi
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 13 号: 2 ページ: 193-193

    • DOI

      10.3390/mi13020193

    • NAID

      120007186030

    • 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] Orthogonal Amplification Circuits Composed of Acyclic Nucleic Acids Enable RNA Detection2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Yanglingzhi、Nagao Ryuya、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 号: 13 ページ: 5887-5892

    • DOI

      10.1021/jacs.1c12659

    • 関連する報告書
      2021 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
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [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] Light-Regulated Liquid?Liquid Phase Separation for Spatiotemporal Protein Recruitment and Cell Aggregation2021

    • 著者名/発表者名
      Ikeuchi Nao、Komachi Takuya、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 4 ページ: 5652-5659

    • DOI

      10.1021/acsami.0c22314

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonenzymatic polymerase-like template-directed synthesis of acyclic l-threoninol nucleic acid2021

    • 著者名/発表者名
      Murayama Keiji、Okita Hikari、Kuriki Takumi、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 804-804

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21128-0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dual Crosslinking Photo‐Switches for Orthogonal Photo‐Control of Hybridization Between Serinol Nucleic Acid and RNA2020

    • 著者名/発表者名
      Yamano Yuuhei、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 27 号: 14 ページ: 4599-4604

    • DOI

      10.1002/chem.202003528

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intrastrand backbone-nucleobase interactions stabilize unwound right-handed helical structures of heteroduplexes of L-aTNA/RNA and SNA/RNA2020

    • 著者名/発表者名
      Kamiya Yukiko、Satoh Tadashi、Kodama Atsuji、Suzuki Tatsuya、Murayama Keiji、Kashida Hiromu、Uchiyama Susumu、Kato Koichi、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 3 号: 1 ページ: 156-156

    • DOI

      10.1038/s42004-020-00400-2

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photo-regulated trajectories of gliding microtubules conjugated with DNA2020

    • 著者名/発表者名
      Akter Mousumi、Keya Jakia Jannat、Kabir Arif Md. Rashedul、Asanuma Hiroyuki、Murayama Keiji、Sada Kazuki、Kakugo Akira
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 号: 57 ページ: 7953-7956

    • DOI

      10.1039/d0cc03124k

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] DNAおよび人工核酸L-aTNAにおける鋳型特異的ケミカルライゲーションの高速化2022

    • 著者名/発表者名
      村山恵司, 近藤修斗, 沖田ひかり, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Serinol nucleic acid (SNA) based fluorescent probe for highly sensitive detection of RNA2021

    • 著者名/発表者名
      Keiji Murayama, Zehua Liu, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoregulation of Artificial Nucleic Acid via Photo-Cycloaddition of Modified Adenine Residues for Chemical AI2021

    • 著者名/発表者名
      Keiji Murayama, Yuuhei Yamano, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonenzymatic polymerase-like elongation of acyclic L-threoninol nucleic acid via chemical ligation2021

    • 著者名/発表者名
      Keiji Murayama, Hikari Okita, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      ISNAC2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 化学AI構築に向けた光応答性人工核酸の設計と非酵素的鎖伸長反応の開発2021

    • 著者名/発表者名
      村山恵司
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会14.0
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異なる波長で独立に制御可能な光応答性人工核酸の開発2021

    • 著者名/発表者名
      村山恵司, 山野雄平, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 安定な二重鎖を形成する非環状型人工核酸の設計と高機能化2021

    • 著者名/発表者名
      村山恵司
    • 学会等名
      2021年度 北海道高分子若手研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非環状型人工核酸の鋳型重合による配列複製と機能化2021

    • 著者名/発表者名
      村山恵司
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] L-aTNAを基本構造とする新たな非環状型人工核酸骨格の開発2020

    • 著者名/発表者名
      村山恵司, 飯塚洋平, 横山純也, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第69会高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 非酵素的ケミカルライゲーション法を用いたL-aTNAの配列複製・転写法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      村山恵司, 沖田ひかり, 栗木琢実, 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工生命の創製を目指した非環状型人工核酸の開発と鋳型特異的な鎖伸長反応への応用2020

    • 著者名/発表者名
      村山恵司
    • 学会等名
      第174回東海高分子研究会講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] メンバー紹介 | 名古屋大学 生命分子工学専攻 分子生命化学講座 浅沼研究室 村山

    • URL

      http://www.chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/bioanal3/m_murayama.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学大学院工学研究科 浅沼研究室 メンバー紹介 村山恵司

    • URL

      http://www.chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/bioanal3/m_murayama.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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