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2013 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

Project/Area Number 23350079
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
KeywordsRNA操作 / 光クロスリンク
Research Abstract

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。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2013

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

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

    • Author(s)
      Kenzo Fujimoto, Asuka Yamada, Yoshinaga Yoshimura, Tadashi Tsukaguchi and Takashi Sakamoto
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135巻 Pages: 16161-16167

    • DOI

      10.1021/ja406965f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometric Effect on the Photocrosslinking Reaction between 3-Cyanovinylcarbazole Nucleoside and Pyrimidine Base in DNA/RNA Heteroduplex2013

    • Author(s)
      Kenzo Fujimoto, Satomi Kishi and Takashi Sakamoto
    • Journal Title

      Photochemistry and Photobiology

      Volume: 89巻 Pages: 1095-1099

    • DOI

      10.1111/php.12118

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quick and Reversible Photocrosslinking Reaction of 3-Cyanovinylcarbazole Nucleoside in DNA Triplex2013

    • Author(s)
      Kenzo Fujimoto, Hiroki Yoshinaga, Yasumasa Yoshio and Takashi Sakamoto
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 11巻 Pages: 5065-5068

    • DOI

      10.1039/C3OB40915E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quick, Selective and Reversible Photocrosslinking Reaction between 5-Methylcytosine and 3-Cyanovinylcarbazole in DNA Double Strand2013

    • Author(s)
      Kenzo Fujimoto, Kaoru Konishi-Hiratsuka and Takashi Sakamoto
    • Journal Title

      Int. J. Mol. Sci.

      Volume: 14(3) Pages: 5765-5774

    • DOI

      DOI10.3390/ijms14035765

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diamine Derivatives Accelerate Photochemical C→U Transition in DNA Double Strand2013

    • Author(s)
      Kenzo Fujimoto, Daiki Futamura and Takashi Sakamoto
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 42 Pages: 289-291

    • DOI

      10.1246/cl.2013.289

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Details of the ultra-fast DNA photocrosslinking reaction of 3-cyanovinylcarbazole nucleoside2013

    • Author(s)
      Takashi Sakamoto, Asuka Yamada, Yoshinaga Yoshimura, Kenzo Fujimoto
    • Organizer
      Internal Symposium of Nucleic Acids Chemistry 2013
    • Place of Presentation
      Kanagawa Univ.
    • Year and Date
      20131112-20131115
  • [Presentation] Possibility of Genetic Code Restoration by Chemical RNA Editing2013

    • Author(s)
      Toshifumi Tsukahara, Vu Thi Luyen, Hitoshi Suzuki, and Kenzo Fujimoto
    • Organizer
      BIT's Biopharmaceutical Summit 2013
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      20130807-20130808
  • [Presentation] Development of cyanovinylcarbazole mediated photocrosslinking reaction toward for regulation of RNA2013

    • Author(s)
      Atsuo Shigeno , Takashi Sakamoto, Kenzo Fujimoto
    • Organizer
      40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      20130721-25
  • [Presentation] 超高速光DNA・RNA操作法の開発2013

    • Author(s)
      藤本健造
    • Organizer
      バイオアカデミックフォーラム2013
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト
    • Year and Date
      20130507-20130509
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 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

    • Inventor(s)
      藤本健造、中村重孝
    • Industrial Property Rights Holder
      北陸先端科学技術大学院大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2013-225799
    • Filing Date
      2013-10-30
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 鎖交換された二重鎖オリゴヌクレオチドの製造方法2013

    • Inventor(s)
      藤本健造、中村重孝、橋本浩寿、小林聡
    • Industrial Property Rights Holder
      北陸先端科学技術大学院大学、電気通信大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2013-133163
    • Filing Date
      2013-06-25

URL: 

Published: 2015-05-28  

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