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ヒト遺伝子配列の解明がなされ、ポストゲノムシーケンス研究において、ゲノム構造の特異性や機能の解明が注目されている。特に、一塩基多型(SNPs)および高次構造の検索は、その情報を病気の予防・治療やバイオマテリアル分野など広範囲に応用することができるために、特に重要視されている。しかしながら、核酸の塩基対認識や特異構造形成における周囲の環境因子の影響が解明されていないため、高感度に一塩基多型や高次構造検索が行われた例はきわめて少ない。そこで本研究では、核酸の特異構造形成に及ぼす環境因子、特に金属イオンの重要性を分子レベルで考察した。昨年度までに、核酸の二重鎖構造の熱力学的安定性に対して、どのような金属イオンがどの程度の影響を与えるかを定量的に評価することができた。今回、さらに三重鎖構造と四重鎖構造に関して同様の評価を行うことを目的として、まず熱力学的安定性の算出方法の開発を行った。次に、これらの特殊構造に対して金属イオンの種類と濃度、あるいはpH変化が与える影響を定量的に評価した。この結果をもとに、特定の溶液組成において、金属イオン濃度によって四重鎖核酸の構造遷移を誘起することにも成功した。さらに、金属イオンとの結合を介してRNA切断を触媒するデオキシリボザイムにおいて、金属イオン濃度とデオキシリボザイムの基質認識能、および触媒反応速度の相関を調べた。また、このデオキシリボザイムを固定化した新規なデバイスを開発し、基質の一塩基の違いを高感度かつ迅速に識別することができた。同時に、このデバイスを用いることで、基質として用いたRNAが分子内で形成する二次構造情報という、他のジーンチップなどでは得ることのできない情報をも簡便に取得することができた。
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