化学修飾DNAを用いた遺伝子発現の光制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11167216
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浅沼 浩之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20282577)
• 研究分担者: 小宮山 真 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50133096)
• キーワード: アゾベンゼン / 核酸 / DNA / 融解温度 / 二重鎖 / 三重鎖 / 光制御

研究概要

遺伝情報は、DNAにシンクロナイズして発現される。従ってDNA自身に光応答性を付与すれば、遺伝子発現の光応答的な制御が期待できる。そこで今年度我々は、1)アゾベンゼンを導入した修飾DNAを合成し、2)その異性化に基づく二重鎖および三重鎖の形成と解離の光応答的制御、を目指した。
アゾベンゼンをトリメチレン鎖を通じて導入した修飾DNA(5'-CGA-X-GTC-3')について、対応する相補鎖(5'-GAC-TCG-3')を加え、その融解温度(Tm)を測定した。その結果、trans-体では37.1℃であったのに対し、cis-体では10℃に低下した。すなわちUV光照射で異性化させることで、Tmが27℃も変化することが明らかとなった。この過程は可逆的であり、可視光照射でtrans-体に戻すとTmは再び元の値に戻った。また、アゾベンゼンをオリゴチミジンの5'末端に導入したDNA(XT_<13>)を用い、A_<14>T_<14>部分を含む二重鎖ヘの三重鎖形成を調べた。その結果trans-アゾベンゼンはnative(T_<13>)と比較して三重鎖を安定化し、cis-では不安定化した。その結果三重鎖形成のTmも、trans-cisの異性化によって15℃も変化することが明らかになった。すなわちpHやイオン強度を全く変化させることなく、二重鎖および三重鎖の結合と解離を、光照射のみで実現することに成功した。
更に上記の光応答性DNAを使用することで、T7DNAポリメラーゼによるDNAの伸長反応の光制御にも成功した。

研究成果

• [文献書誌] H. Asanuma, et al.: "Photo-regulation of the formation and dissociation of DNA-duplex by using the cis-trans isomerization of azobenzene"Angew. Chem. Int. Ed. Eng.,. 38 (16). 2393-2395 (1999)
• [文献書誌] H. Asanuma, et al.: "Photo-Control of Triple-Helix Formation by Using Oligo (thymidine) Bearing Azobenzene"Angew. Chem. Int. Ed. Eng.,. 発行予定 (2000)
• [文献書誌] H. Asanuma, et al.: "Photo-regulated duplex- and triplex formation of the modified DNA carrying azobenzene"Nucleic Acid Symp. Ser. 42. 1999. 135-136 (1999)
• [文献書誌] H. Asanuma, et al.: "Photo-Responsive Oligonucleotides Carrying Azobenzene at the 2'0Postion of the Ribonucleotide"Teterahedron Lett.,. 40. 7995-7998 (1999)
• [文献書誌] H. Asanuma, et al.: "Modified oligo(T)s carrying an azobenzene at the 5'-ends from unexpectedly stable triple-helixes with oligo(a)/oligo(t) double helix"Chem. Lett.,. 1999. 108-109 (1999)
• [文献書誌] H. Asanuma, et al.: "Meta-Aminoazobenzene as a Thermo-Insensitive Photo-Regulator of DNS-Duplex Formation"Teterahedron Lett.,. (発行予定). (2000)