三重鎖核酸を利用して制御可能な化学修飾遺伝子の開発

• 研究課題/領域番号: 26288075
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 清尾 康志 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (20313356)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 三重鎖DNA / 人工遺伝子 / 蛍光核酸 / DNA三重鎖 / 合成生物学 / 核酸 / 有機化学 / 三重鎖核酸 / 三重鎖形成核酸 / 人工塩基 / 人工塩基対

研究成果の概要

本研究では三重鎖形成核酸との三重鎖形成により機能を制御することのできる人工DNAを開発した。まず、DNAの遺伝子としての性質を制御することを考え、メジャーグルーブ側に水素結合供与部位をもった修飾ピリミジン塩基をDNAに導入し、T7-RNAポリメラーゼによる転写と三重鎖形成反応による転写制御を行った。その結果、上記DNAは予想通り、修飾ピリミジンと水素結合を形成する三重鎖形成核酸を用いることで転写が阻害された。また、水素結合に替わる分子間相互作用として、芳香環のスタッキング相互作用が期待される５位置換蛍光塩基をDNAに導入したところ、予想どおり三重鎖形成により蛍光特性を制御することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Fluorescence enhancement of oligodeoxynucleotides modified with green fluorescent protein chromophore mimics upon triplex formation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanamori T, Takamura A, Tago N, Masaki Y, Ohkubo A, Sekine M, Seio K.
  • 雑誌名: Organic and Biomolecular Chemistry 巻: 15 号: 5 ページ: 1190-1197
  • DOI: 10.1039/c6ob01278g
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enzymatic synthesis and reverse transcription of RNAs incorporating 2 -O-carbamoyl uridine triphosphate (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Y, Ito H, Oda Y, Yamazaki K, Tago N, Ohno K, Ishii N, Tsunoda H, Kanamori T, Ohkubo A, Sekine M, Seio K.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 52 号: 87 ページ: 12889-12892
  • DOI: 10.1039/c6cc05796a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 7-(Benzofuran-2-yl)-7-deazadeoxyguanosine as a fluorescence turn-ON probe for single-strand DNA binding protein (2016)
  • 著者名/発表者名: Munefumi Tokugawa, Yoshiaki Masaki, Jan Christian Canggadibrata, Kazuhei Kaneko, Takashi Shiozawa, Takashi Kanamori, Morten Grøtli, L. Marcus Wilhelmsson, Mitsuo Sekine and Kohji Seio
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 52 号: 19 ページ: 3809-3812
  • DOI: 10.1039/c5cc09700b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photo-controlled binding of MutS to photo-caged DNA duplexes incorporating 4-O-(2-nitrobenzyl) or 4-O-[2-(2-nitrophenyl)propyl] thymidine (2016)
  • 著者名/発表者名: Seio K, Ohno Y, Ohno K, Takeshita L, Kanamori T, Masaki Y, Sekine M.
  • 雑誌名: Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters 巻: 26 号: 19 ページ: 4861-4863
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2016.07.075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of 5-[3-(2-aminopyrimidin-4-yl)aminopropyn-1-yl]uracil derivative that recognizes Ade-Thy base pairs in double-stranded DNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Yu Ito, Yoshiaki Masaki, Takashi Kanamori, Akihiro Ohkubo, Kohji Seio, Mitsuo Sekine,
  • 雑誌名: Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters 巻: 26 号: 1 ページ: 194-196
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.11.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of peptide nucleic acids containing pyridazine derivatives as cytosine and thymine analogs, and their duplexes with complementary oligodeoxynucleotides (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahito Tomori, Yuya Miyatake, Yuta Sato, Takashi Kanamori, Yoshiaki Masaki, Akihiro Ohkubo, Mitsuo Sekine, Kohji Seio
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 17 号: 6 ページ: 1609-1612
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b00522
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] スルホンアミド結合で連結された人工核酸の新規合成法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関谷彰太・北川 諒・田胡信広・正木慶昭・清尾康志
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス
• [学会発表] スルホニル基のα炭素をフッ素置換した 2’,5’-ジデオキシ-5’-ス ルホメチルヌクレオシドの合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北川 諒・田胡 信広・関谷彰太・正木慶昭・関根光雄・清尾康志
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス
• [学会発表] ピリダジン-3-オンを核酸塩基部に有する核酸の核酸合成酵素に よる合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長岡健斗・友利貴人・竹下玲央・宮 武佑弥・正木慶昭・関根光雄・清尾康志
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス
• [学会発表] DNA ポリメラーゼによる取り込み能向上を目指した光ケージ ドヌクレオシド三リン酸の合成と性質 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹下玲央・大野健太郎・長岡健斗・正木慶昭・清尾康志
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス
• [学会発表] ピリダジン-3-オンを核酸塩基部に有するC-ヌクレオシドの合 成と性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 友利貴人 長岡健斗 宮武佑弥 正木慶昭 関根光雄 清尾康志
  • 学会等名: 日本化学会第９６春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 塩基部 5 位に 3-メチルベンゾフラン誘導体を導入した 2´-デオ キシウリジンの合成と蛍光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮村大地 金森功吏 正木慶昭 関根光雄 清尾康志
  • 学会等名: 日本化学会第９６春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Deformability analysis of chemically modifi ed RNA and its applicability for estimation of RNA duplex stability (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Y, Miyasaka R, Yamamoto K, Yoshida K, Ohkubo A, Sekine M, Seio K.
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: Kumamoto University
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical and enzymatic synthesis of photo-caged DNA containing of N1 -nitrobenzyl-2'- deoxypseudouridine for UV dependent regulation of transcription (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshita L, Ohno K, Masaki Y, Sekine M, Seio K.
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: Kumamoto University
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis and Enzymatic properties of C-nucleoside Triphosphate Containing Pyridazin-3- one as a uracil analog (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomori T, Nagaoka K, Miyatake Y, Masaki Y, Sekine M, Seio K.
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: Kumamoto University
  • 国際学会
• [学会発表] Base Pair Recognition of Alpha-deoxyribonucleosides with Unmodified Nucleobase and 8-Oxo-adenine in Antiparallel DNA Triplex (2016)
  • 著者名/発表者名: Inde T, Masaki Y, Sekine M, Seio K.
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: Kumamoto University
  • 国際学会
• [学会発表] ASOのコントロールリリースを指向したシス-1,2-ジオールの非対称ジ炭酸エステルリンカーの合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岸村智太・正木慶昭・清尾康志
  • 学会等名: 日本核酸医薬学会第２回年会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
• [学会発表] 2´位に種々のカルバモイルエチル型修飾を有するオリゴヌクレオチドの合成と性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田圭汰・正木慶昭・山本恵士・入山友輔 ・中嶋宏之・金木達朗 ・関根光雄 ・清尾康志
  • 学会等名: 日本核酸医薬学会第２回年会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
• [学会発表] Synthesis of deoxyuridine derivatives modified with 2,4-diaminopyrimidine moiety for the development of high affinity triplex forming oligonucleotides (2015)
  • 著者名/発表者名: Yu Ito, Takashi Kanamori, Yoshiaki Masaki, Akihiro Ohkubo, Kohji Seio, Mitsuo Sekine
  • 学会等名: The 42th International symposium on nucleic acids chemistry
  • 発表場所: I-messae hall, Himeji
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of oligodeoxynucleotides containing 2’-deoxy-pseudoisocytidine for the development of chemically modified DNA duplexes and triplexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayano Yamazaki, Kei Yamaguchi, Takashi Kanamori, Yoshiaki Masaki, Mitsuo Sekine, Kohji Seio
  • 学会等名: The 42th International symposium on nucleic acids chemistry
  • 発表場所: I-messae hall, Himeji
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] ピリダジン骨格を核酸塩基部に有する新規ペプチド核酸の合成および性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 友利貴人 宮武佑弥 金森功吏 正木慶昭 大窪章寛 関根光雄 清尾康志
  • 学会等名: 第44回 複素環化学討論会
  • 発表場所: 札幌市民ホール
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] (8)Synthesis and hybridization properties of peptide nucleic acids containing aminopyridazine derivatives as cytosine surrogates (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahito Tomori, Yuya Miyatake, Yuta Satou, Takashi Kanamori, Yoshiaki Masaki, Akihiro Ohkubo, Mitsuo Sekine, Kohji Seio
  • 学会等名: XXI Round Table on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids: Chemical Biology of Nucleic Acids,
  • 発表場所: Poznan Poland
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-28