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2013 年度 実績報告書

フォトサーマル効果を利用した光化学的RNA情報編集システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23350079
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

藤本 健造  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (90293894)

研究分担者 塚原 俊文  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (60207339)
坂本 隆  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (80423078)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードRNA操作 / 光クロスリンク
研究概要

申請者が開発した光可逆的核酸類操作法を基盤としたシトシンからウラシルへのピンポイント変異反応には90度で2時間以上加熱する脱アミノ化過程が存在するため、実際に細胞内での操作を考えると実用的に困難であった。そこで、本課題ではこの脱アミノ化をより緩和な生理的条件下で進行させるため、新しい分子システム系を設計・創製しようと考えている。平成24年度はDNA構造のB-Z型遷移の際に用いられるアミンであるspermidineを添加することで、CNVK含有オリゴDNAと相補鎖DNAの光架橋体を37℃条件下、核酸塩基変換反応を解析したところ脱アミノ化の加速が観察され、アミン添加による脱アミノ化速度は非添加時と比較し約20倍加速していることを見出している。そこで最終年度となる平成25年度においてはさらに簡便かつ実用的な操作法の開発を行うこととし、標的核酸塩基であるCと塩基対を形成する塩基を、通常のグアニンからイノシンに変更した。これによる光架橋反応効率およびイノシンーシトシン水素結合下における塩基変換反応効率を定量評価した。標的核酸塩基シトシンと塩基対形成する塩基がグアニンの場合とイノシンの場合で、光架橋反応効率を比較した結果、約3倍の反応の加速が見られた。また、イノシンーシトシン水素結合下におけるシトシンからウラシルへの変換反応を解析・比較した結果、グアニンの場合では全く進行しなかったシトシンからウラシルへの変換反応が、イノシンに変更することで大幅に加速された(変換速度:20%/日)。本結果は光熱効果を使わずとも細胞内でピンポイント操作できることを示しており、当初の計画以上の新手法の開発に成功したと考えられる。以上の通り、当初の予定を超える大変優れたピンポイントRNA情報編集法の開発に成功した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Details of the ultra-fast DNA photocrosslinking reaction of 3-cyanovinylcarbazole nucleoside; Cis-trans isomeric effect and the application for SNP based genotyping2013

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Fujimoto, Asuka Yamada, Yoshinaga Yoshimura, Tadashi Tsukaguchi and Takashi Sakamoto
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135巻 ページ: 16161-16167

    • DOI

      10.1021/ja406965f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometric Effect on the Photocrosslinking Reaction between 3-Cyanovinylcarbazole Nucleoside and Pyrimidine Base in DNA/RNA Heteroduplex2013

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Fujimoto, Satomi Kishi and Takashi Sakamoto
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 89巻 ページ: 1095-1099

    • DOI

      10.1111/php.12118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quick and Reversible Photocrosslinking Reaction of 3-Cyanovinylcarbazole Nucleoside in DNA Triplex2013

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Fujimoto, Hiroki Yoshinaga, Yasumasa Yoshio and Takashi Sakamoto
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 11巻 ページ: 5065-5068

    • DOI

      10.1039/C3OB40915E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quick, Selective and Reversible Photocrosslinking Reaction between 5-Methylcytosine and 3-Cyanovinylcarbazole in DNA Double Strand2013

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Fujimoto, Kaoru Konishi-Hiratsuka and Takashi Sakamoto
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 14(3) ページ: 5765-5774

    • DOI

      DOI10.3390/ijms14035765

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diamine Derivatives Accelerate Photochemical C→U Transition in DNA Double Strand2013

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Fujimoto, Daiki Futamura and Takashi Sakamoto
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 42 ページ: 289-291

    • DOI

      10.1246/cl.2013.289

    • 査読あり
  • [学会発表] Details of the ultra-fast DNA photocrosslinking reaction of 3-cyanovinylcarbazole nucleoside2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakamoto, Asuka Yamada, Yoshinaga Yoshimura, Kenzo Fujimoto
    • 学会等名
      Internal Symposium of Nucleic Acids Chemistry 2013
    • 発表場所
      Kanagawa Univ.
    • 年月日
      20131112-20131115
  • [学会発表] Possibility of Genetic Code Restoration by Chemical RNA Editing2013

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Tsukahara, Vu Thi Luyen, Hitoshi Suzuki, and Kenzo Fujimoto
    • 学会等名
      BIT's Biopharmaceutical Summit 2013
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      20130807-20130808
  • [学会発表] Development of cyanovinylcarbazole mediated photocrosslinking reaction toward for regulation of RNA2013

    • 著者名/発表者名
      Atsuo Shigeno , Takashi Sakamoto, Kenzo Fujimoto
    • 学会等名
      40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      20130721-25
  • [学会発表] 超高速光DNA・RNA操作法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      藤本健造
    • 学会等名
      バイオアカデミックフォーラム2013
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      20130507-20130509
  • [産業財産権] 光架橋形成抑制方法、及び自己架橋体形成抑制型光応答性核酸2013

    • 発明者名
      藤本健造、中村重孝
    • 権利者名
      北陸先端科学技術大学院大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-225799
    • 出願年月日
      2013-10-30
  • [産業財産権] 鎖交換された二重鎖オリゴヌクレオチドの製造方法2013

    • 発明者名
      藤本健造、中村重孝、橋本浩寿、小林聡
    • 権利者名
      北陸先端科学技術大学院大学、電気通信大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-133163
    • 出願年月日
      2013-06-25

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公開日: 2015-05-28  

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