四方向に分岐した特異な構造を有するオリゴヌクレオチドの合成とその性質

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09780519
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 上野 義仁 北海道大学, 薬学部, 助手 (20250467)
• キーワード: オリゴヌクレオチド / 二本鎖核酸 / 三本鎖核酸 / 分岐型DNA / 固相合成 / 熱的安定性 / Tm / CD

研究概要

今回、より熱的に安定な三本鎖核酸の形成を目指し、第三鎖とワトソン-クリック型二本鎖核酸の一方の鎖を架橋した新規分岐型オリゴヌクレオチド、すなわち、ペンタエリスリトール(1)を中心として四方向に分岐したオリゴヌクレオチドを合成し、その三本鎖核酸形成能について検討した。固相担体上でオリゴヌクレオチド同士を架橋することを念頭に置き、ペンタエリスリトール(1)の四つの水酸基をカルボニルイミダゾイル化した後に、アミノプロパノールを導入し、続いて、ジメトキシトリチル化、アミダイト化を行ってビスアミダイト体(2)を得た。今回はチミジンから成る28量体(3)およびアデノシンから成る28量体(4)を合成した。DNA自動合成機で得られたオリゴヌクレオチドを濃アンモニア水を用いて脱保護したところ、目的とする分岐型オリゴヌクレオチド3と未架橋のオリゴヌクレオチド5を約1対1の割合で、また分岐型オリゴヌクレオチド4と未架橋のオリゴヌクレオチド6を約1対1の割合で得ることが出来た。続いて、得られた分岐型オリゴヌクレオチド3とアデノシンの21量体(7)および分岐型オリゴヌクレオチド4とチミジンの21量体(8)の三本鎖核酸形成能を熱変成法を用いて検討した。その結果、0.1MNaCl塩濃度条件下での未修飾のTAT型三本鎖核酸のTmが30.1℃であるのに対し、分岐型オリゴヌクレオチド3とオリゴヌクレオチド7の三本鎖核酸のTm値は38.9℃と分岐型オリゴヌクレオチドを用いることにより、Tmが約9℃上昇することが明らかとなった。また、0.5MNaCl塩濃度条件下での天然のオリゴヌクレオチドはAAT型の三本鎖核酸を形成しないのに対し、同条件での分岐型オリゴヌクレオチド4とチミジンの21量体(8)は三本鎖核酸を形成し、そのTm値は44.2℃であった。また、CD測定およびゲルシフトアッセイの結果からも分岐型オリゴヌクレオチド3および4はそれぞれオリゴヌクレオチド7および8と三本鎖核酸を形成していることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Nomura,Y.;Ueno,Y.;Matsuda,A.: "Site-specific Introduction of Functional Groups into Phosphodiester Oligodeoxynucleotides and Their Thermal Stability and Nuclease-Resistance Properties." Nucleic Acids Res.25. 2784-2791 (1997)
• [文献書誌] Ueno,Y.;Kumagai,I.;Haginoya,N.;Matsuda,A.: "Effects of 5-(N-Aminohexyl)carbamoyl-2′-deoxyuridine on Endonuclease Stability and The Ability of Oligodeoxynucleotide to Activate RNase H." Nucleic Acids Res.25. 3777-3782 (1997)
• [文献書誌] Ueno,Y.;Mikawa,M.;Matsuda,A.: "Thermal and Nuclease Stabilities of G-Quadruplexes Consisting of Oligodexynucleotides Containing 5-[N-[2-[N,N-Bis(2-aminoethyl)amino]ethyl]carbamoyl]-2′-deoxyuridine and 5-[N-[3-[N,N-Bis(3-aminopropy)amino]propyl]carbamoyl]-2′-deoxyuridine." Bioorg.Med.Chem.Lett.7. 2863-2866 (1997)
• [文献書誌] Ueno,Y.;Mikawa,M.;Matsuda,A.: "Synthesis and Properties of Oligodloxynucleotides Containing 5-[N-[2-[N,N-Bis(2-aminoethyl)amino]ethyl]-carbamoyl]-2′-deoxyuridine and 5-[N-[3-[N,N,-Bis(3-aminopropyl)amino]propyl]carbamoyl]-2′-deoxyuridine." Bioconjugate Chem.9. 33-39 (1998)
• [文献書誌] Ueno;Nagasawa;Sugimoto;Kojima;Kanazaki;Shuto;Matsuda: "Synthesis of Oligodeoxynucleotides Containing 4′-C-[2-[[(N-(2-Aminoethyl)carbamoyl]oxy]ethyl]thymidine and Their Thermal Stability and Nuclease-Resistance Properties." J.Org.Chem.63. 1660-1667 (1998)
• [文献書誌] Y.Ueno, I.Nakagawa, A.Matsuda: "Chemical Ligation of Oligodeoxynucleotides Having A Mercapto Group at The 5-Positions of 2′-Deoxyuridines via A Disulfide Bond." Nucleosides & Nucleotides. (in press). (1998)