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菌の増殖は、食物発酵や環境衛生に関連する分野では、モニターすべき最も基本的な情報である。今までは、採取した菌を培養しそれを顕微鏡で観察しており、さらにより詳しい情報を得るためには菌から核酸を抽出し増幅することによって元の菌の量を定量していた。菌を扱うには、簡便かつ即時的な分析が必要であるが、これまでの方法では困難だった。われわれは、その場で菌の増殖を蛍光で検出できる化学システムを構築した。手間いらずに菌を検出するために、増殖の元になるリボソームの存在量に合わせて蛍光を出す人工RNAを開発し、これを混ぜるだけで菌の増殖を目で見えるようにした。この新技術は、発酵や衛生など菌の増殖を取り扱う分野での菌増殖の簡単分析に有効である。
この化学システムの鍵物質は、目的の物質の有無を認識して蛍光発光がスイッチする人工核酸アプタマーである。この人工核酸アプタマーは、蛍光物質を取り付けた数十塩基のRNAであり、化学合成によって作成された。2分子の蛍光物質チアゾールオレンジが取り付けられたヌクレオシドを人工核酸へ組み込むことによって、物質認識による励起子制御蛍光スイッチングが可能になった。今回開発された人工核酸は、菌の増殖機能に必須な30Sリボソームユニットと作用するネオマイシンBと結合できるアプタマーである。ネオマイシンBと結合しているときは人工核酸からの蛍光が抑制される一方、ネオマイシンBが放出された後には人工核酸からの強い蛍光が現れた。人工核酸と菌由来30Sリボソームユニットの間でネオマイシンBを取り合うことによって、菌の量を人工核酸の蛍光の強度を通じて知ることができた。実際に、魚のえさで増殖する大腸菌の量を、蛍光でモニターすることができた。
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