遺伝子-金属錯体の新規触媒活性を利用する変異原および薬物センサーの開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09771951
• 研究機関: 埼玉工業大学
• 研究代表者: 長谷部 靖 埼玉工業大学, 工学部, 助教授 (20212144)
• キーワード: 遺伝子・金属錯体 / バイオセンサー / 変異原薬物 / 触媒活性 / インターカレーション

研究概要

1 2本鎖DNA(牛胸腺及びサケ精子由来)を用いDNA/銅(II)錯体を調整して、各種酸化基質に対する酸化触媒活性および活性に及ぼす変異原薬物(インターカレーター)の影響について検討した。その結果、アミノエタンチオール(AET)、ジチオスレイトール(DTT)など分子サイズの小さなSH系化合物に対して比較的大きな酸化触媒活性を発現し、ある程度の特異性を保持していることがわかった。さらに、この活性はDNAに特異的なアフィニティを持つキナクリン,テトラサイクリンなどのインターカレーター薬物により可逆的かつ濃度依存的に阻害されることがわかった。
2 DNA/銅(II)錯体のESRスペクトルにより、核酸塩基対間に配位した銅イオンはtypeII型の平面配位構造を取ることが示唆された。また、AETおよび酸素導入時のESRシブナルの変化からDNAに結合した銅イオンが金属酵素の活性中心類似の機能を発現することが実証できた。さらに消費された酸素は活性酸素種であるO_2-イオンに還元されることがスピントラップ法により明らかとなった。またインターカレ-ショによりAETと銅の電子移動を抑制されることが分光学的に実証できた。
3 アガロースおよび多孔性カーボンフェルト表面の水酸基を塩化シアヌルで活性化し、リン酸基を介してDNAを多孔性担体に化学修飾することができた。DNA/金属錯体固定化リアクターおよび酸素電極検出器を用い、変異原物質を測定対象とするフロー型バイオセンサーシステムを構築した。AETを含むキャリア液を用いると種々の変異原薬物、および抗生物質に対してピーク状のシグナルを得ることができ、DNAを分子識別素子とする新しいバイオセンサーシステムの原理を創案することができた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hasebe, et al: "Amperometric drug response of DNA membrance electrode,based on the enzyme mimic catalytic activity of DNA-Cu(II) complex." Analytical Communications. 34. 153-154 (1997)
• [文献書誌] Y.Hasebe, et al: "Specific and amplified current responses to histidine and histamine using immobilized copper-monoamine oxidase membrane electrode,based on novel ascorbate oxidase activity induced by exogenous ligands." Analytical Biochemistry. 251. 32-38 (1997)
• [文献書誌] Y.Hasebe, et al: "Highly sensitive electrochermical dertmination of Escherichia coli density using tryosinase-based chemically amplified biosensor." Analytica Chimica Acta. 357. 51-54 (1997)
• [文献書誌] S.Uchiyama, Y.Hasebe et al: "L-axcorbate sensor with polypyrrole-coaed carbon felt membrane electropolymerized in a cucumber juice solution." Electroanalysis. 9. 176-178 (1997)
• [文献書誌] S.Uchiyama, Y.Hasebe et al: "Formation of a stable adduct between 1,2-benzoquinone and dimethylamine and its application to the spectrophotometric determination of 1,2-benzoquinone." Analytica Chimica Acta. 351. 259-264 (1997)
• [文献書誌] S.Uchiyama, Y.Hasebe et al: "Highly sensitive cyclic voltammograms of 4-aminodiphenylamine obtained by a porous carbon felt electrode and estimation of the hydrolysis rate constant of its quinonediimime state at a neutral pH." Electroanalysis.9. 822-826 (1997)