| 研究課題/領域番号 |
24245037
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
小野 晶 神奈川大学, 工学部, 教授 (10183253)
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| 研究分担者 |
近藤 次郎 上智大学, 理工学部, 助教 (10546576)
田中 好幸 東北大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70333797)
浦田 秀仁 大阪薬科大学, 薬学部, 教授 (80211085)
鳥越 秀峰 東京理科大学, 理学部, 教授 (80227678)
實吉 尚郎 神奈川大学, 工学部, 助手 (10564784)
南川 典昭 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (40209820)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 環境浄化 / 水銀イオン / 金属含有DNA / 機能性核酸 / NMR / 結晶解析 / 等温滴定型カロリメトリー / DNA合成酵素 |
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| 研究概要 |
2012年度の研究で、2残基のチミンをアルキルリンカーで結合したチミンダイマーの合成ルートを確立し、金属イオンの結合を検討した結果、チミンダイマーは、他の金属イオンには結合しないで、Hg(II)イオンと選択的に結合することを明らかにした。2013年度は、チミンダイマーとHg(II)イオンの結合の熱力学的パラメータを、等温滴定型カロリメトリーにより解析した。同手法で、DNA二重鎖中のT－TペアとHg(II)イオンの結合における熱力学的パラメータが報告されているが、エントロピー項の寄与で安定化されることが分かっている。チミンダイマーとHg(II)イオンの結合にはエントロピー項の寄与は小さく、エンタルピー項の寄与により促進されることが分かった。
チミン―Hg(II)－チミン(T－Hg(II)－T)を有するDNA二重鎖の立体構造をNMR法、X-線結晶解析法で解析したが、これらの成果は著名な国際誌に掲載され、高く評価された。両手法とも、良好な三次元構造を与えた。金属イオン含有DNA二重鎖は、天然のそれと同様に、B－型の構造であった。Hg(II)イオンはチミン残基間に位置しており、チミン3位とHg(II)が結合していることが明らかである。
シトシン―Ag(I)－シトシン、C－Ag(I)－C、を有するDNA二重鎖の構造解析に着手した。窒素15で標識したシトシン残基を有するDNA鎖を合成し、多核NMR法を用いてC－CペアとAg(I)イオンの結合を解析し、シトシンN3位にAg(I)が結合していることを証明した。
DNA合成酵素、合成DNA鋳型とプライマーを用いて、Ag(I)イオン存在下でDNA合成を行ったところ、A－Ag(I)－C、C－Ag(I)－Cが形成されるのみならず、C－Ag(I)－T が形成されることを見出した。
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| 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
2012年度の研究で、2残基のチミンをアルキルリンカーで結合したチミンダイマーの合成ルートを確立し、金属イオンの結合を検討した結果、チミンダイマーは、他の金属イオンには結合しないで、Hg(II)イオンと選択的に結合することを明らかにした。2013年度は、チミンダイマーとHg(II)イオンの結合の熱力学的パラメータを、等温滴定型カロリメトリーにより解析した。同手法で、DNA二重鎖中のT－TペアとHg(II)イオンの結合における熱力学的パラメータが報告されているが、エントロピー項の寄与で安定化されることが分かっている。チミンダイマーとHg(II)イオンの結合にはエントロピー項の寄与は小さく、エンタルピー項の寄与により促進されることが分かった。
チミン―Hg(II)－チミン(T－Hg(II)－T)を有するDNA二重鎖の立体構造をNMR法、X-線結晶解析法で解析したが、これらの成果は著名な国際誌に掲載され、高く評価された。両手法とも、良好な三次元構造を与えた。金属イオン含有DNA二重鎖は、天然のそれと同様に、B－型の構造であった。Hg(II)イオンはチミン残基間に位置しており、チミン3位とHg(II)が結合していることが明らかである。
シトシン―Ag(I)－シトシン、C－Ag(I)－C、を有するDNA二重鎖の構造解析に着手した。窒素15で標識したシトシン残基を有するDNA鎖を合成し、多核NMR法を用いてC－CペアとAg(I)イオンの結合を解析し、シトシンN3位にAg(I)が結合していることを証明した。
DNA合成酵素、合成DNA鋳型とプライマーを用いて、Ag(I)イオン存在下でDNA合成を行ったところ、A－Ag(I)－C、C－Ag(I)－Cが形成されるのみならず、C－Ag(I)－T が形成されることを見出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2014年度は、チミンダイマーを高分子合成用モノマーへと誘導し、重合反応に用いることで、チミンダイマーを結合した高分子担体とする研究を実施する。担体の構造を工夫して水系に混入した効率よくHg(II)を除去する手法を開発する。チミンダイマー結合担体を用いて、水溶液中のHg(II)イオンの除去実験を行う。水溶液中のHg(II)イオン量はICP（既存の設備）を利用する。また、修飾チミジル酸を重合してポリマーとし、Hg(II)イオン除去剤とするする手法の開発に着手したい。特にリボ型、キシロ型糖部を有するチミジル酸アナログを合成し、そのHg(II)イオン結合能を研究する。
チミン―Hg(II)－チミンを有するDNA二重鎖の構造解析に成功し、論文を上梓することが出来た。今後、連続するチミン―Hg(II)－チミンを有するDNA二重鎖の構造解析は重要である。さらに、シトシン―Ag(I)－シトシンを有するDNA二重鎖の構造解析は喫緊の課題である。2－チオチミン塩基対や4－チオチミン塩基対など、複数の金属イオンを結合した塩基対の構造解析も残っている。また、これら、人工塩基と金属イオンの結合の熱力学的パラメータを解析する。新規金属イオン含有塩基対の開発研究も、継続すべき実験である。
核酸の糖－リン酸バックボーンの構造と金属イオン結合能の関係を研究することは重要である。2013年度までの研究にはデオキシリボ核酸を用いてきたが、今後は、リボ核酸、キシロ核酸の金属イオン結合を研究する必要がある。
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