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2021 年度 実績報告書

非環状型人工核酸による人工遺伝システムの創成とその進化分子工学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21H05025
研究機関名古屋大学

研究代表者

浅沼 浩之  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20282577)

研究分担者 根本 直人  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60509727)
研究期間 (年度) 2021-07-05 – 2026-03-31
キーワード人工核酸 / Pre-RNA world / 化学ライゲーション / SNA / L-aTNA
研究実績の概要

申請者らは、シアノイミダゾールを活性化剤に用いMn2+あるいはZn2+イオン存在下で、40℃という温和な条件で僅か10 分インキュベートするだけで90%以上の高収率で、L-aTNA, DNA, およびRNAを鋳型鎖に用いたL-aTNA鎖の化学ライゲーションを実現した。またコドンと同じわずか3merのL-aTNAをフラグメントに用いた逐次的な化学ライゲーションも、L-aTNAを鋳型に用いた場合に4℃8時間で95%の高収率で実現した。そこで今年度は、まずはCNImと二価金属イオンのMn2+を活性化剤に使用し、17-mer L-aTNAの鋳型鎖上で3-merのL-aTNAランダム配列プール(T3mix)中でL-aTNA 8merをプライマーに用いて連結反応を行ったところ、4℃24時間の収率75%の収率で相補な配列をもつ17 merのL-aTNA鎖が得られた。このように目標とした鋳型鎖依存的複製を非酵素的に実現できた。
L-aTNAのようなポリメラーゼが適用できない人工核酸の配列をDNA配列に転写する方法として、DNAランダムプールから人工核酸に対して相補的なDNAを釣り上げてくる方法を検討した。ここではL-aTNAよりもDNAとの親和性の低いSNAで、まずは10 merという配列既知の短い配列でDNAのランダムプールから釣りあげられるか検討した。その結果、配列の分かっている2残基をSNAとDNAの両末端に付加することで、目的の配列を釣り上げられることが判明した。この手法に汎用性があるか調べるため、ペプチド核酸(PNA)でも同様の方法を試したところ、DNAのランダムプールからPNAと相補的なDNAが釣り上げられることも判明した。このように、本手法は汎用性があることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画していた、L-aTNAのランダム3-merのプールを使用して、L-aTNA鎖の鋳型鎖の複製を達成し、汎用性のある人工核酸の配列読み取り法を確立できた。なおL-aTNA二重鎖の自己複製については検討出来なかったが、コロナ禍で研究する留学生が来日できなかったためなので、やむを得ないと考えている。なお次年度別の学生が行う予定なので、問題ないと考えている。

今後の研究の推進方策

ライゲーションの更なる効率化を図るため、メカニズムの解析とそれに基づいた長鎖L-aTNAのプライマー伸長反応を行う。次年度に繰り越したL-aTNA二重鎖の自己複製を、PCRと同様のサーマルサイクルで検討する。またL-aTNAだけでなくDNA同士のケミカルライゲーションについても検討し、さらにDNA→L-aTNAへの非酵素的逆転写についても検討する。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Xeno nucleic acids (XNAs) having non-ribose scaffolds with unique supramolecular properties2022

    • 著者名/発表者名
      Asanuma Hiroyuki、Kamiya Yukiko、Kashida Hiromu、Murayama Keiji
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 3993~4004

    • DOI

      10.1039/d1cc05868a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA以前に非環状型XNAがPre-RNAとして存在したか?2021

    • 著者名/発表者名
      浅沼 浩之、沖田 ひかり、村山 恵司
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 49 ページ: 9~

    • DOI

      10.50968/vivaorigino.49_9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interleukin-17A Peptide Aptamers with an Unexpected Binding Moiety Selected by cDNA Display under Heterogenous Conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Anzai Hiroki、Terai Takuya、Wakabayashi-Nakao Kanako、Noguchi Taro、Kumachi Shigefumi、Tsuchiya Masayuki、Nemoto Naoto
    • 雑誌名

      ACS Medicinal Chemistry Letters

      巻: 12 ページ: 1427~1434

    • DOI

      10.1021/acsmedchemlett.1c00217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nasal delivery of single-domain antibody improves symptoms of SARS-CoV-2 infection in an animal model2021

    • 著者名/発表者名
      Haga Kei、Takai-Todaka Reiko、Matsumura Yuta、Song Chihong、Takano Tomomi、Tojo Takuto、Nagami Atsushi、Ishida Yuki、Masaki Hidekazu、Tsuchiya Masayuki、Ebisudani Toshiki、Sugimoto Shinya、Sato Toshiro、Yasuda Hiroyuki、Fukunaga Koichi、Sawada Akihito、Nemoto Naoto、Murata Kazuyoshi、Morimoto Takuya、Katayama Kazuhiko
    • 雑誌名

      PLOS Pathogens

      巻: 17 ページ: e1009542~

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1009542

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Pyrene‐Modified Serinol Nucleic Acid Nanostructure Converts the Chirality of Threoninol Nucleic Acids into Circularly Polarized Luminescence Signals2021

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Nishikawa Keiji、Ito Yuka、Murayama Keiji、Hayashi Ichiyo、Kakuta Takahiro、Ogoshi Tomoki、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 27 ページ: 14582~14585

    • DOI

      10.1002/chem.202102333

    • 査読あり
  • [学会発表] 光クロスリンク法を用いたDicer-PAZ/PlatformのdsRNA認識時における複合体構造の特定2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿也, 横田徳子, 津田弘貴, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] セリノール核酸配列解析法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      香川恵未莉, 牧野航海, 東 秀憲, 浅沼浩之, 樫田 啓
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] ペプチド核酸配列解析法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      樫田 啓, 清水優香, 香川恵未莉, 牧野航海, 東 秀憲, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 非環状人工核酸からなる直交性シグナル増幅回路の開発とRNA検出への応用2022

    • 著者名/発表者名
      陳 楊凌志, 村山恵司, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] DNAおよび人工核酸L-aTNAにおける鋳型特異的ケミカルライゲーションの高速化2022

    • 著者名/発表者名
      村山恵司, 近藤修斗, 沖田ひかり, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 多重蛍光イメージングを目指した鎖交換反応による蛍光色変化型バーコードの開発2022

    • 著者名/発表者名
      牧野航海, 浅沼浩之, 樫田 啓
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] Pseudocomplementary 塩基対の導入によるSNAからなる抗miRNA-21核酸の高活性化2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 非酵素的ケミカルライゲーション法による人工核酸L-aTNAとSNAの鎖伸長反応の速度論解析2022

    • 著者名/発表者名
      沖田ひかり, 村山恵司, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 非環状型人工核酸からなるエキソンスキップ型ASOの開発2022

    • 著者名/発表者名
      神谷由紀子, 桑島諒太, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 細胞内イメージングによるSNA型抗miRNA核酸と標的miRNAの相互作用の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      朱 紅宇, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] SNA型抗miRNAアンチセンス核酸の作用機序解明に向けたイメージング解析2021

    • 著者名/発表者名
      朱紅宇, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] Dicer-PAZ/PlatformとdsRNAの光クロスリンク解析による基質認識機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿也, 横田徳子, 津田弘貴, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 高輝度CPL発現に適したDNA導入ピレン会合体の探索2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤有香, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之, 樫田 啓
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 非酵素的な化学連結法を用いた人工核酸L-aTNAの配列複製・転写・逆転写法の構築2021

    • 著者名/発表者名
      沖田ひかり, 村山恵司, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 生体分子のマルチラベリングを可能とする蛍光バーコードの開発2021

    • 著者名/発表者名
      牧野航海, 浅沼浩之, 樫田 啓
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 異なる波長で独立に制御可能な光応答性人工核酸の開発2021

    • 著者名/発表者名
      村山恵司, 山野雄平, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] RNA以前の世界を妄想する2021

    • 著者名/発表者名
      浅沼浩之
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of pyrene aggregates for high-brightness CPL expression by using DNA backbone2021

    • 著者名/発表者名
      Yuka Ito, Hiromu Kashida, Takahiro Kakuta, Tomoki Ogoshi, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      2021年光化学討論会
  • [学会発表] Development of efficient light harvesting antenna by densely organizing fluorophores into DNA2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Azuma, Hiromu Kashida, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      2021年光化学討論会
  • [学会発表] 光クロスリンカーを用いたDicer-PAZ/PlatformとdsRNAの結合部位特定による新たな複合体予測2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿也, 横田徳子, 津田弘貴, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] SNAの自己相互作用抑制法の開発と抗miRNA核酸の高活性化2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] 非酵素的なケミカルライゲーション法による人工核酸L-aTNAとSNAの鋳型重合法の反応速度解析2021

    • 著者名/発表者名
      沖田ひかり, 村山恵司, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] DNA導入ピレン会合体を利用した高輝度CPL発現条件の探索2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤有香, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之, 樫田 啓
    • 学会等名
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] Nonenzymatic polymerase-like elongation of acyclic L-threoninol nucleic acid via chemical ligation2021

    • 著者名/発表者名
      Keiji Murayama, Hikari Okita, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      ISNAC2021
  • [学会発表] Elucidation of the Mechanism of SNA-Anti-miRNA through Intracellular Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      朱紅宇, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • 学会等名
      2021年度東海高分子研究会学生発表会
  • [学会発表] DNA導入ピレン会合体によるCPL高輝度化条件の探索2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤有香, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之, 樫田 啓
    • 学会等名
      2021年度東海高分子研究会学生発表会
  • [学会発表] Serinol nucleic acid (SNA) based fluorescent probe for highly sensitive detection of RNA2021

    • 著者名/発表者名
      Keiji Murayama, Zehua Liu, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of acyclic nucleic acid incorporating pseudocomplementary bases to promote hybridization with RNA2021

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Sato, Keiji Murayama, Yukiko Kamiya, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonenzymatic pseudo-primer extension reaction for duplication and reverse transcription of acyclic L-threoninol nucleic acids2021

    • 著者名/発表者名
      Hikari Okita, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitive triplex-forming linear probe tethering perylene derivatives for duplex DNA detection with high affinity2021

    • 著者名/発表者名
      Yanglingzhi Chen, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of fluorescent barcode utilizing strand exchange reaction of nucleic acids2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Makino, Hiromu Kashida, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of light harvesting antenna using DNA with multiple fluorophores2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Azuma, Hiromu Kashida, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Serinol Nucleic Acid and its derivative for potential therapeutic applications2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of siRNA and anti-miRNA oligonucleotide modified with SNA or L-aTNA2021

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Kamiya, Fuminori Sato, Tomonari Mizuno, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [図書] 光応答性DNAの搭載によるナノマシンとナノ構造体の光制御(進化を続ける核酸化学)2021

    • 著者名/発表者名
      浅沼浩之, 神谷由紀子
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      978-4-7598-1401-9

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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