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本研究では、環境に感応しその蛍光強度、波長が劇的に変わる画期的な環境感応型蛍光核酸塩基を開発し、この環境感応型蛍光核酸塩基をDNAやRNAに導入することで核酸の局所構造、塩基配列の違い、蛋白との結合状態の有無を蛍光の強度と波長でモニターするシステムを開発することを目的としている。
修飾核酸塩基に二重結合ならびに三重結合を介して置換芳香族化合物を連結した一群の蛍光核酸塩基を合成した。このなかで、芳香環に電子吸引基が置換した化合物は、溶媒の極性により劇的に蛍光強度が変化する事を見いだした。これらの蛍光核酸塩基をDNAオリゴマーに導入して相補鎖とハイブリさせて蛍光を測定すると、一本鎖やフルマッチの時には全く蛍光を発しないが、バルジ構造の時にのみ強い蛍光を発することがわかった。
次に、酸性（pH６．２以下）でのみ蛍光を発する新しいタイプの蛍光核酸塩基を開発し、細胞内で酸性であるがん細胞特異的に蛍光を発する事を確かめた。さらに、多くの候補となる修飾蛍光核酸塩基の中から、ミクロ環境に特異的に感応して蛍光が大きく変化する核酸塩基をセレクトし、新規デアザアデニン誘導体及びグアニン塩基骨格をもつ蛍光核酸塩基がきわめて優れた機能を有する事を発見した。遺伝子の検出の目的だけでなく広く遺伝子工学のさまざまな分野、例えば細胞内での分子イメージングにも使えるような構造認識機能をもつ蛍光核酸塩基をデザインする事にも成功している。
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