人工機能化核酸による進化分子工学の試み

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09878117
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 伊藤 嘉宏 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (40192497)
• キーワード: 核酸 / 進化分子工学 / コンビナトリアル化学 / 機能性高分子 / 試験管内進化法 / ホスト・ゲスト化学 / PCR法 / バインディング・アッセイ

研究概要

進化分子工学は、ダ-ウィン進化論と類似した手法で分子進化をさせる方法である。ダ-ウィン進化論では、生物の進化は「突然変異」、「自然淘汰」、「増殖」の3つの過程をへて行われてきたとしている。そこで、この3つの過程をランダム配列の核酸分子ライブラリーの合成、アフィニティ選別、Polymerase Chain Reaction(PCR)法による増幅で置き換えたのが進化分子工学である。
まず、臨床分析化学の上で非常に重要な甲状腺ホルモンのひとつチロキシンを標的として認識するアプタマ-を探した。上述の3過程を繰り返した。繰り返し回数の増加に伴い、チロキシンに結合する核酸分子が増加した。ランダム配列で合成した核酸分子のライブラリーの中には、殆どチロキシン分子と結合するものはないが、選択過程の繰り返しによって、チロキシンに適合するアプタマ-だけが選び出されてくることになった。クローニング後、それぞれのクローンの核酸配列を調べた。すると、その中には、共通配列があることがわかった。このアプタマ-は、ヨウ素1原子が異なるだけのリオチロニンのような化合物を厳密に識別して結合しなかった。同様な方法で抗ガン剤メトトレキセートを標的分子としたアプタマ-も見出した。
次に、このように天然核酸を用いて行われてきた研究を有機化学で合成した非天然核酸へ拡張した。ビオチニル基を導入した核酸を用いた進化分子工学が可能であることがわかり、アデノシン三リン酸(ATP)をゲスト分子としてこれを認識するビオチン化オリゴヌクレオチドの選別に成功した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ito, A.Suzuki, N.Kawazoe, Y.Imanishi: "In vitro selection of DNA binding to an anticancer methotrexate" Bull.Cham.Soc.Jpn.70. 695-698 (1997)
• [文献書誌] N.Kawazoe, Y.Ito, Y.Imanishi: "A bioassay using a labeled oligonuekotide obtained by in vitro selection" Biotechnol.Prog.13. 873-874 (1997)
• [文献書誌] Y.Ito, N.Kawazoe, N.Teramoto, K.Inada, Y.Imanishi: "Modified nuckic acid for systematic exponential ligand enrichment" J.Bioact.Compt.Polym.(印刷中). (1998)
• [文献書誌] 伊藤嘉浩: "コンビケムと進化分子工学が結ばれた" 化学. 53. 66-67 (1998)
• [文献書誌] 伊藤嘉浩: "バイオテクノロジーによる精密重合の展開-遺伝子工学の拡張と進化分子工学" 高分子論文集. 10. 596-607 (1997)
• [文献書誌] Y.Ito: "Modified nucleic acids for in vitro selection" Nucl.Acids Symp.Ser.37. 259-260 (1997)
• [文献書誌] Y.Ito: "Advances in Biomaterials Science 1" CMC Co.Ltd., 350 (1997)