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遺伝子の全塩基配列の解明がほぼ完了しつつあり、ポストゲノムシーケンスにおいて、ゲノム構造の特異性や機能の解明が注目されている。機能ゲノム科学の中でも、特に注目されているのは、遺伝情報だけでなく、生体系の共有結合の連結や切断に対して触媒機能を有する核酸、いわゆるリボザイム(またはデオキシリボザイム)である。このリボザイムは、金属イオンの助けを借りながらエイズや癌などの遺伝子を"認識"し、さらに切断や連結という"機能"を発現する。それゆえ、新規核酸薬剤として、病気の予防・治療に非常に有用であり、バイオテクノロジー分野での実用に期待が高まっている。リボザイムやデオキシリボザイムをテーラーメード機能性分子として利用するにあたっては、リボザイムを目的に応じて自由にデザインできることが問題となる。この問題を解決するには、リボザイムやデオキシリボザイムの活性効率に密接に関係する二次構造を簡便にかつ高精度に予測することが最も重要である。そこで本研究では、リボザイムの高次構造内に多く見られ、活性の鍵となる非塩基対部位の核酸の高次構造形成に与える影響を定量的に予測し得るようなパラメータを開発した。また、核酸高次構造のひとつであるHoogsteen型塩基対を有するパラレル型DNA三重鎖に対するカチオンの影響についても検討した。その結果、Hoogsteen型塩基対は、カチオンの種類によってその安定性に違いがあり、その安定性への影響の順は、Mg^<2+>>Mn^<2+>>Ca^<2+>>Ba^<2+>>>Na^+であることを明らかにした。さらに、リン酸ジエステル結合をペプチド結合に置換したペプチド核酸の構造予測に必要な熱力学的パラメータも開発した。
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