ミスマッチ塩基対安定化能を有する人工DNAのデザインと開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14011218
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 清尾 康志 東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 助教授 (20313356)
• キーワード: ミスマッチ塩基対 / 遺伝子修復 / 遺伝子診断 / SNPs解析 / ゲノムテクノロジー / 蛍光ヌクレオシド / ミスマッチ修復

研究概要

オリゴヌクレオチドを用いた遺伝子修復技術はゲノムを直接書き換える遺伝子操作技術として、基礎研究や臨床での応用が期待されている。本研究ではこの遺伝子修復技術のための新素材を人工核酸のデザインと有機合成の手法を用い開発することを検討した。具体的にはミスマッチ修復酵素MutS-DNA複合体の3次元構造モデルからヒントを得た、アデニン塩基とreverse wobble型ジオメトリーでしかも非常に安定な塩基対を形成しうる人工シトシン塩基をデザインしその合成とオリゴDNAへの導入を行った。また合成した人工オリゴDNAについてはその二重鎖形成能や塩基識別能などを評価した。その結果、予想通り、今回合成した環状シトシン誘導体は、グアニン、アデニンの双方と安定な塩基対を形成することが分った。特に、アデニンとのミスマッチ塩基対については、天然型のシトシンに比べ10度以上も高いTm値を示し、そのミスマッチが著しく安定化されていることが分った。また、その塩基対構造がreverse wobble型である可能性についても示唆された。
おどろいたことに、合成した環状シトシンは蛍光を有することが分り、この化合物が遺伝子診断やSNPs解析などのゲノムテクノロジーの分野でも興味深い特性を示すことがわかった。
現在、遺伝子修復系のたんぱく質などと相互作用の解析などを行うための準備を検討しており、最終的には優れた遺伝子修復能を有する人工核酸新素材と開発を目指す。
また予想外に得られたこの化合物の蛍光特性も引き続き検討を加え、遺伝子診断の分野への展開も検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] Kohji Seio: "Enhanced Stereoselectivity in Internucleotidic Bond Formation by the Effective use of the Potential of the Chiral Ribose Moiety of Thymidine"Journal of Organic Chemistry. (in press).
• [文献書誌] Kosuke Sato: "Squaryl group as a new mimic of phosphate group in modified oligodeoxynucleotides : Synthesis and properties of new oligodeoxynucleotide analogues containing an internucleotidic squaryldiamide linkage"Journal of the American Chemical Society. 124. 12715 (2002)
• [文献書誌] Tomohisa Moriguchi: "First synthesis and anticancer activity of phosmidosine and its related compounds"Journal of Organic Chemistry. 67. 3290 (2002)
• [文献書誌] Kohji Seio: "A new protecting Group for 5'-hydroxyl function of nucleotides in oligonucleotide synthesis without acid treatment utilizing unique properties of tritylthio group"Nucleic Acid Research Supplement. 2. 27 (2002)
• [文献書誌] Hisashi Ukawa: "Computational analysis of stacking interactions between 3-nitropyrrole and natural nucleobases"Nucleic Acid Research Supplement. 2. 173 (2002)
• [文献書誌] Akihiro Ohkubo: "A new strategy for the synthesis of oligodeoxynucleotides in the phosporamidite method without base protection via phosphate intermediates"Nucleic Acid Research Supplement. 2. 29 (2002)
• [文献書誌] Kenichi Miyata: "Hybridization ability and base pair geometry of modified deoxycytidine derivatives having a 4-N-carbamoyl group"Nucleic Acid Research Supplement. 2. 161 (2002)
• [文献書誌] Masatoshi Ushioda: "Unique participation of unprotected internucleotidic phophodiester residues on unexpected cleavage reaction of Si-O bond of the diisopropylsilandiyl group used as linker for the solid-pase synthesis of 5'-terminal guanylated oligodeoxynucleotides"Nucleic Acid Research Supplement. 2. 29 (2002)
• [文献書誌] Mitsuo Sekine: "Synthesis of TMG-capped RNA-DNA Chimeric oligonucleotides"Nucleic Acid Research Supplement. 2. 29 (2002)
• [文献書誌] 斉藤 烈 関根光雄(編): "ゲノムケミストリー"講談杜サイエンティフィク. 240 (2003)