人工核酸を活用した自己複製・自己増殖能を有する機能材料創製

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23655096
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 和田 健彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20220957)
• キーワード: 自己増殖 / 自己複製 / 人工PCR / 人工核酸 / クリック反応 / ナノバイオ / ケミカルバイオロジー / 分子認識

研究概要

アジド基を有するヌクレオシド誘導体を用いた自己複製系の構築
今年度は、申請者らが設計・合成し、モノマーにおいてさえ高い塩基配列認識性とテンプレート鎖への結合特性を有するペプチドリボ核酸(PRNA)やペプチド核酸(PNA)モノマーを活用する自己複製系について検討するため、5'位にアジド基を導入したリボヌクレオシド誘導体の合成と、側鎖α位にアルキン部位を導入したイソポリグルタミン鎖を骨格とするアミノ酸誘導体の合成を検討した。各種実験条件の検討ならびに最適化を行い、クリックケミストリーを活用した自己複製・増幅能を有するナノバイオシステム構築に供するモノマ－ならびに主鎖骨格合成法の確立に成功した。次にこのモノマ－と側鎖にアルキン部位を有するアミノ酸誘導体を用いたクリック反応を活用したカップリング反応を検討した。モノマ－濃度、銅触媒の種類と量、添加剤の種類・濃度を種々検討する事により、カップリング反応の最適条件の決定に成功した。さらにPRNA11量体オリゴマーの中央部分にアルキン部位を側鎖に有するアミノ酸誘導体を組み込んだ12量体主鎖を合成し、このアルキン部位へのアジドモノマーの導入反応を検討した。種々の条件下におけるクリック反応を活用したカップリング反応を検討した結果、アジドモノマー高濃度条件下において効率よいカップリング反応の進行を確認する事が出来た。最後にアルキン部位を側鎖に有するアミノ酸誘導体を組み込んだPRNA12量体と、相補的塩基配列を有するPRNA12量体存在下でのアジドモノマーのカップリング反応を検討した結果、効率よく導入可能である事を支持する、初期的結果を得る事に成功した。これらの知見は、PRNA-PNAを用いた新規自己複製・自己増殖系の構築に対する基礎的に重要なデータで有り、今後本系の発展が大いに期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Remarkable Enhancement of Sensitivity with the Second Generation of Elliptically Polarization-detected Circular Dichroism Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Murakami, M.; Araki, Y.; Sakamoto, S.; Hamada, Y.; Wada, T.
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 42 ページ: 261-262
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2013.261
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double Helices of a Pyridine-Appended Zinc Chlorophyll Derivative (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki, Y.; Richards, G.; Ogawa, K.; Yamano, A.; Ohara, K.; Yamaguchi, K.; Kawano, S.-i.; Tanaka, K.; Otsuki, J.; Yoshinao, S.; Gary, R.; Keizo, O.; Akihito, Y.; Kazuaki, O.; Kentaro, Y.; Shin-ichiro, K.; Kentaro, T.; Yasuyuki, A.; Wada, T.; Joe, O
  • 雑誌名: J. Am.Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 5262-5265
  • DOI: DOI:10.1021/ja400493e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entrainer Effects on Enantiodifferentiating Photocyclization of 5-Hydroxy-1,1-diphenylpentene in Near-Critical and Supercritical Carbon Dioxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, Yasuhiro; *Wada, Takehiko; Kakiuchi, Kiyomi; Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 77 ページ: 5681-5686
  • DOI: 10.1021/jo300816w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a dual-color detection system for caspase activities using a combination of split-fluorescent proteins and split-intein (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, Seiji; Terauchi, Mika; Taki, Shusaku; Kim, Tanner Ian; Araki, Yasuyuki; *Wada, Takehiko
  • 雑誌名: Peptide Sci 巻: 48 ページ: 325-326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microenvironmental Control of Enantiodifferentiating Photocyclization of 5-Hydroxy-1,1-diphenylpentene through Selective SolvationNishiyama (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Yasuhiro; *Wada, Takehiko; Kakiuchi, Kiyomi; Inoue, Yoshihisa
  • 雑誌名: Chirality 巻: 24 ページ: 400-405
  • DOI: 10.1002/chir.22004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of photoactive yellow protein as a photoresponsive module for controlling hemolytic activity of staphylococcal α-hemolysin (2012)
  • 著者名/発表者名: Ui, Mihoko; Tanaka, Yoshikazu; Araki, Yasuyuki; Wada, Takehiko; Takei, Toshiaki; Tsumoto, Kouhei; Endo, Sumire; Kinbara, Kazushi
  • 雑誌名: Chem. Comm. 巻: 48 ページ: 1737-4739
  • DOI: 10.1039/C2CC18118E, Communication
  • 査読あり
• [雑誌論文] New paradigm of biomolecular soft-interfaces as chiral reaction fields for supramolecular asymmetric photochirogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Wada, Takehiko
  • 雑誌名: Hyomen Kagaku 巻: 33 ページ: 27-33
  • 査読あり
• [学会発表] Novel Strategy for Cancer Cell Specific Oligonucleotide Therapeutics with Intracellular Environmental Condition Responsible Artificial Nucleic Acid: Peptide Ribonucleic Acids (PRNA) (2012)
  • 著者名/発表者名: Wada, T.
  • 学会等名: 3rd Campus Asia Symposium
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20121217-19
• [学会発表] Novel Strategy for Cancer Cell Specific Oligonucleotide Therapeutics with Intracellular Environmental Condition Responsible Artificial Nucleic Acid: Peptide Ribonucleic Acids (PRNA) (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiko WADA
  • 学会等名: Szeged International Workshop on Advances in Nanoscience (SIWAN)
  • 発表場所: Szeged, Hungary
  • 年月日: 20121024-20121027
  • 招待講演
• [学会発表] Novel Strategy for Cancer Cell Specific Oligonucleotide Therapeutics with Intracellular Environmental Condition Responsible Artificial Nucleic Acid: Peptide Ribonucleic Acids (PRNA) (2012)
  • 著者名/発表者名: Wada, T.
  • 学会等名: International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials2012 (ICEAN2012)
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20121022-25
• [学会発表] 生体高分子の機能材料への展開と動的機能制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 和田健彦
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋, 日本
  • 年月日: 20120919-20120921
  • 招待講演
• [学会発表] 刺激応答性人工核酸系を活用した新規がん細胞特異的遺伝子治療薬の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 和田健彦
  • 学会等名: 平成24年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 秋田, 日本
  • 年月日: 20120915-20120916
  • 招待講演