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新しい光による細胞内のDNAの機能と構造解析法の開発を目指し、以下に示す研究を展開した。光反応によるDNA解析法の主な特徴は、5-ハロウラシル(^XU)を光プローブとして用いることにより、大きく変化するDNAの局所構造をモニタリングできる点である。
1.光反応によるG-カルテット構造解析
染色体の遺伝子調節領域にはグアニンに富む配列が存在し、特異なG-カルテット構造を形成することが示唆されており、生物学的機能との関連が関心を集めている。実際に、G-カルテット構造を形成するDNAオリゴマーの塩基配列中に^XUを導入したDNAオリゴマーの合成・評価を進め、光反応によって構造特異的なDNA損傷が発生することを確認した。その結果、細胞DNA中でG-カルテット構造の検出法として^XUの光反応の有用性を提案した。
2.蛍光によるZ型-B型DNAおよび、RNA間の構造解析
Z型とB型のDNAやRNAの間の構造変化を塩基配列中にアミノプリンを導入することにより、蛍光発色の強度によって構造変化や温度変化を観察することに成功した。興味深いことに、RNAにおいてDNAと逆の温度-構造変化の挙動を有しているので、蛍光発色の強度を活用したDNAやRNA1分子のナノデバイスとしての応用を提案した。
3.光反応性の高いハロウラシルを含む塩基配列の解析
DNA中のチミンは^XUに置き変えることができる。実際に、^XUですべてのチミンを置換したDNAに対する光反応について解析を行なった結果、5'-(G/C)AA^XU^XU-3'配列で配列特異的なウラシルラジカルによる効率的な水素引き抜き反応が起こった。5'側に存在するグアニンからの電荷移動が、^XUによるDNA損傷において重要な役割を果していることを確認した。
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