| 研究課題/領域番号 |
20K21019
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| 研究機関 | お茶の水女子大学 |
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研究代表者 |
大瀧 雅寛 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (70272367)
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| 研究分担者 |
風間 しのぶ 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (20749444)
溝添 倫子 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 基幹研究院研究員 (20894520)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| キーワード | 合成DNA / UV反応性 / 塩基配列 / 二次構造 / 自由エネルギー |
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| 研究実績の概要 |
紫外線（UV）処理は病原体の殺菌に有効であり，一般的に使用される通水型UV殺菌装置の性能評価には，UV耐性既知の生物を投入し，その生残率から装置内の平均的UV照射量を算定する生物線量計法が世界的にも一般的である．本研究は生物の代わりに合成DNAを用いることで，様々なUV耐性バリエーションをもつ疑似生物線量計を開発することが目的である．そのために合成DNAにおいてUV反応性を任意に設定する手法の開発を目指し，UV反応性を定量的ポリメラーゼ連鎖反応（qPCR）で検出できるか確認した．結果として100-150 塩基長の一本鎖の合成 DNAであれば，75 mJ/cm2で対数反応率で0.5～3.0 となるUV反応性の測定が可能であることがわかった．また一本鎖DNAの塩基配列だけでなく，一本鎖DNAの二次構造を推定するソフトを活用し，UV反応性を設計する上で重要となる反応性の決定因子を探った．結果としてUV反応性はDNA内の連続チミン対の数のみによって決定されるが，DNA内で生じる相補的結合数，即ち自由エネルギー値はUV反応性には影響を及ぼさないことが示された。相補的結合数が影響しないということであれば二本鎖DNAにおいても，連続チミン対数を多くすることでUV反応性を上げることが可能であることが示唆される．一本鎖合成DNAの作成においては総塩基数で150～200程度が限界であったが，二本鎖DNAも可能であるとすれば，その制限がなくなるため，UV感受性の高い病原微生物の代替モデルとして使用できる合成DNAの作成の実現可能性が非常に高くなったと考えられる．また本研究成果はDNAのUV反応性における決定因子について，明確な示唆を与えるものである．つまり未知の病原微生物に対して塩基配列からUV感受性を推定する手法において重要な知見を提供しているといえ，その学術的意義は非常に大きいと考えられる．さらに検討を進めることで，迅速な病原リスク管理方法の提案へとつながると考えている．
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