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これまでに応募者は、DNAを一電子酸化する光増感剤(=蛍光色素)を用いて、DNA内電荷分離を達成してきた。DNA内の電荷分離寿命が周囲の配列に大きく依存することを見出し、電荷分離寿命の測定によりDNA配列情報の読み出しが可能であることを報告した。しかしながら、電荷分離寿命の測定には高価で大掛かりな装置を必要とし、電荷分離寿命の測定に基づくDNA配列情報の読み出しを実用化することは困難であった。本年度は、特別な装置を必要とせずにDNA配列を読み出す手法の開発を検討した。DNA内光電荷分離に伴い、蛍光色素のラジカルアニオン、および、DNA内にラジカルカチオンが発生する。応募者はこれら活性種を利用して、光触媒的にヨウ素を生成することに成功した。具体的には、蛍光色素およびラジカルカチオンのアクセプターを修飾したDNAを化学合成した。蛍光色素ラジカルアニオンと酸素の反応により生じるスーパーオキサイドを、スーパーオキサイドディスムターゼを用いて過酸化水素に変換する。過酸化水素によりヨウ化物イオンが酸化され、ヨウ素が生じる。また、DNA中に生じたラジカルカチオンもヨウ化物イオンと反応しヨウ素が生じる。一連の反応により、蛍光色素修飾DNAが完全に再生されるため、本反応は触媒的に進行する。電荷分離寿命に応じてヨウ素の生成量が変化するよう設計し、生じたヨウ素を目視で検出することにより、特別な装置を用いずに、一塩基多型(SNPs)を検出することに成功した。
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