環状ナフタレンジイミド-DNAによるカテナン構造を利用したDNAの固定化法開発

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01967
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 佐藤 しのぶ 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80510677)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ナフタレンジイミド / PCR産物 / 電気化学的検出 / カテナン

研究実績の概要

新型コロナウイルスの流行によりその検査の重要性が増している。そこで、本研究ではPCR産物の迅速な検出のための新規なDNA補足チップの構築を目指す。DNAの固定化にはDNAの「呼吸（連続する数塩基の水素結合の開裂）」を利用し、基盤上の環状ナフタレンジイミド(cNDI)でDNA-cNDIによるカテナン構造を形成することで2本鎖DNAのみを補足する。cNDIと2本鎖DNAとの相互作用解析は等温滴定カロリメトリーによる物理化学測定やストップトフロー分光光度計による速度論解析を行う。DNA-cNDIによるカテナン構造の安定性、複合体挙動は学術的観点からも興味深い。FNDなどの「開いた」インターカレータではなく、「閉じた」インターカレータが2本鎖DNAとカテナン構造を形成した際に、2本鎖DNAからインターカレータの会合・解離は可逆的に行われるが、「閉じた」インターカレータであるcNDIの場合、2本鎖DNAからの解離は不可逆的になるのかどうかは非常に興味深く、研究課題の核心をなす学術的「問い」となる。ターゲットはコロナウイルスから増幅したPCR産物とし、10サイクル程度のPCRから検出まで10分程度、RNAの逆転写反応を含めても60分以内で検出することを目指した。昨年度までに、cNDI-gluの合成、およびコロナウイルス由来のRNAの逆転写産物に対して、PCRサイクル依存性と、PCRを10サイクルに固定したときの検出下限を算出した。本年度は、TRAPアッセイにより得られたテロメラーゼ伸長産物の検出についてRT-PCRによる検出下限と本システムでの検出下限を比較した。RT-PCRでは、10
cells/uLで有意の検出が達成できたのに対し、電気化学的手法では2 cells/uLのHeLa細胞の検出に成功し、高感度にテロメラーゼ活性を検出できることを実証した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Biotinylated cyclic naphthalene diimide as a searching tool for G4 sites on the genome (2024)
  • 著者名/発表者名: Fujii, S. Sato, S , Hidaka, R., Takenaka, S.
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 40 ページ: 943-950
  • DOI: 10.1007/s44211-024-00551-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of cNDI-Peptide-Dimer as a G4 Cluster-Selective Binder and its Interaction with G4 Dimer (2024)
  • 著者名/発表者名: Ono, K. Sato, S., Takenaka, S.
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 9 ページ: e202401062
  • DOI: 10.1002/slct.202401062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrochemical Method for G-quartet RNA Detection of COVID-19 Based on Cyclic Ferrocenylnaphthalene Diimide (2023)
  • 著者名/発表者名: Shuma Kaneyoshi, Shun Murakami, Takumi Ikeda, Kazuhisa Fujimoto, Satoshi Fujii, Shinobu Sato, Shigeori Takenaka
  • 雑誌名: Electroanalysis 巻: 35 ページ: e202380401
  • DOI: 10.1002/elan.202380401
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cyclic anthraquinone derivatives, unique G-quadruplex binders, selectively induce cancer cell apoptosis and inhibit tumor growth (2023)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Fukuda, Tingting Zou, Satoshi Fujii, Shinobu Sato, Daiki Wakahara, Sen Higashi, Ting-Yuan Tseng, Ta-Chau Chang, Naomi Yada, Kou Matsuo, Manabu Habu, Kazuhiro Tominaga, Hiroshi Takeuchi, Shigeori Takenaka
  • 雑誌名: PNAS Nexus 巻: 2 ページ: pgad211
  • DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad211
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ナフタレンジイミド固定化電極による電気化学的テロメラーゼ活性検出 (2024)
  • 著者名/発表者名: 東 祐大、佐藤 しのぶ、竹中 繁織
  • 学会等名: 日本化学会 第104春季年会 (2024)
• [学会発表] フェロセン化ナフタレンジイミドによる電気化学的テロメラーゼ検出における検出条件の最適化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉永慎太郎・佐藤しのぶ・竹中繁織
  • 学会等名: 第60回化学関連支部合同九州大会
• [学会発表] 環状ナフタレンジイミド固定化電極と逆転写酵素を組み合わせたRNA 検出法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山本真綾・佐藤しのぶ・竹中繁織
  • 学会等名: 第60回化学関連支部合同九州大会
• [学会発表] SARS-CoV-2の電気化学的検出法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤しのぶ
  • 学会等名: 日本分析化学会第72年会
  • 招待講演
• [学会発表] Interaction of cyclic ferrocenylnaphthalene diimdie with G-quadruplex RNA of SARS-CoV-2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Shigeori Takenaka・Shinobu Sato・Shuma Kaneyoshi
  • 学会等名: ISNAC2023, 第50回国際核酸化学シンポジウム
• [備考] 九州工業大学竹中研究室
  • URL: http://takenaka.che.kyutech.ac.jp/index.html