末端スタッキング駆動型DNAリン酸化プローブの創出と機能検証

末端堆积驱动的 DNA 磷酸化探针的创建和功能验证

基本信息

批准号：
20K05618
负责人：
金山直樹
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2021-2022)Shinshu University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題は、ブラシ状に集積したオリゴDNA鎖（以下、DNAブラシ）において明らかになりつつあるDNA二重鎖間の末端構造選択的なスタッキング促進現象に基づき、サンプルDNAにおける末端リン酸化状態に応じて明瞭な色変化を示す呈色システムの新原理の確立を目的としている。本年度は昨年度から引き続き、直径2マイクロ・メートルのラテックス粒子表面に形成させたDNAブラシを対象とし、DNA二重鎖末端間におけるスタッキング促進現象に末端リン酸基が及ぼす影響を評価した。昨年度までの検討において、DNAブラシを構成する一本鎖オリゴDNA鎖が平滑末端構造の二重鎖となるよう配列設計した相補鎖を添加し、さらに溶液（分散媒）の塩濃度を高めた場合に、DNAブラシ間にDNA二重鎖末端同士のスタッキング促進現象に基づく引力的な相互作用が生じることを、光ピンセットを用いた粒子間力計測より明らかにした。そこで本年度は、完全相補配列で且つ末端がリン酸化されたサンプルDNAを使用することで、DNAブラシ内に形成されるDNA二重鎖の末端にリン酸基を付与した。これまでの検討において、DNAブラシの二重鎖形成率は僅か数パーセント程度であることが確認されており、今回の検討で形成された末端リン酸化DNAブラシは、末端にリン酸基が付与された二重鎖と一本鎖が混在した構造であると推定される。末端リン酸化DNAブラシで覆われたラテックス粒子間に生じる相互作用について、溶液の塩濃度依存性を評価したところ、末端リン酸基を付与してない場合と比較して、粒子間引力が発生する臨界塩濃度が有意に上昇することを確認した。この結果は、末端リン酸基の付与によりDNA二重鎖末端間スタッキングが抑制されることを意味し、本課題で提案する末端スタッキング駆動型DNAリン酸化プローブ設計の妥当性を支持するものである。

该问题是基于在刷状聚集的寡聚DNA链（以下称为DNA刷）中变得明显的DNA双链之间的末端结构选择性堆叠促进现象，并且基于选择性地促进DNA双链之间的堆叠的现象。 DNA双链之间的末端结构本研究的目的是为呈现清晰颜色变化的着色系统建立新原理。今年，继去年之后，我们重点研究了直径为2微米的乳胶颗粒表面形成的DNA刷，评估了末端磷酸基团对DNA双链末端之间堆积促进现象的影响。在去年进行的研究中，当添加互补链时，其序列被设计为使得构成DNA刷的单链寡DNA链成为双链平端结构，并且溶液的盐浓度此外，通过使用光镊测量粒子间力，我们发现由于促进DNA双链末端之间堆积的现象，DNA刷之间发生了吸引相互作用。因此，今年，我们利用序列完全互补且末端磷酸化的样本DNA，在DNA刷内形成的DNA双链末端添加了磷酸基团。先前的研究已证实DNA刷的双链体形成率仅为百分之几，而本研究中形成的末端磷酸化的DNA刷的末端附有磷酸基团，估计该结构是双链和双链体的混合物。单股。当我们评估溶液的盐浓度对末端磷酸化 DNA 刷覆盖的乳胶颗粒之间发生的相互作用的依赖性时，我们发现与不添加末端磷酸基团时相比，颗粒之间产生了吸引力。证实临界盐浓度显着增加。这一结果意味着通过添加末端磷酸基团可以抑制 DNA 双链体的端对端堆叠，并支持本项目中提出的端堆叠驱动的 DNA 磷酸化探针设计的有效性。