超分子形成に基づく自己集合型イオン認識プローブの創製

基于超分子形成的自组装离子识别探针的创建

基本信息

批准号：
01J08390
负责人：
加藤雄一
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

生体内においてリン酸イオンはシグナル伝達、代謝過程などにおいて非常に重要な役割を果たしており,リン酸イオンを感度良く選択的に分析することは,重要なテーマであることから,アニオンセンサー,膜輸送等を目的とした人工リン酸イオン認識試薬開発が精力的に行われている。本研究では,水中で効率的なリン酸イオン認識を行うために,協同効果が期待でき生体内にも存在するDNA脱塩基部位に着目し,新規に合成したチオウロニウム基を有するチミン誘導体Thy-TUの脱塩基性DNAとの水中における錯形成能について検討した。まずDNA融解温度測定により核酸塩基選択性の評価を行った結果,Thy-TU添加時には,DNA脱塩基部位の対面塩基選択性が見られ,対面塩基がチミンの際に顕著な融解温度の上昇が観測された。一方,チオウロニウム基を持たないチミンを添加した際には融解温度の上昇が全く見られないことから,Thy-TUのDNA脱塩基部位への協同的な錯形成が示唆された。また等温滴定熱量測定により,錯形成定数を検討したところ,1:1錯形成定数は約4000M^<-1>となり,こちらからも通常では働かないチオウロニウム基とリン酸との錯形成が,協同効果の併用によって機能しうることが示唆された。更に,脱塩基性DNAとThy-TUとの錯形成を^<31>PNMR,^1H NMR (Watergate法)により評価した。その結果,Thy-TU添加時に,脱塩基部位近傍のリン酸シグナルの顕著な高磁場シフト及び新たなイミノプロトンに基づくシグナルが観測されたことから,Thy-TUのリン酸部位との水素結合形成および対面塩基との塩基対形成による協同的な錯形成が支持された。以上,DNA脱塩基部位をアニオン認識場として着目することにより,協同効果によってリン酸イオンを認識可能であることを明らかにした。

磷酸根离子在生物体的信号转导、代谢过程等中发挥着极其重要的作用，并且磷酸根离子的灵敏和选择性分析是用于这些目的的人工磷酸根离子识别试剂的开发的一个重要主题。在这项研究中，为了在水中进行有效的磷酸根离子识别，我们重点关注生物体中存在的预期具有协同作用的DNA脱碱基位点，开发了一种新合成的带有硫脲基团的胸腺嘧啶衍生物Thy-TU我们研究了它在水中与脱碱基 DNA 形成复合物的能力。首先，我们通过测量DNA熔解温度来评估核碱基选择性，发现当添加Thy-TU时，在DNA脱碱基位点观察到面对碱基选择性，并且当面对碱基是胸腺嘧啶时，观察到熔解温度显着升高。。另一方面，当添加不具有硫脲基团的胸腺嘧啶时，没有观察到熔解温度升高，这表明Thy-TU与DNA脱碱基位点协同形成复合物。此外，当通过等温滴定量热法研究络合物形成常数时，1:1络合物形成常数约为4000 M^<-1>，这也表明硫脲基团与磷酸之间形成络合物，而通常情况下，不起作用，有人建议，效果的组合可以起作用。此外，通过 31 PNMR、 1 H NMR(水门法)评价脱碱基DNA和Thy-TU之间的复合物形成。结果，当添加 Thy-TU 时，观察到无碱基位点附近磷酸盐信号的显着高场偏移和基于亚氨基质子的新信号，表明与 Thy-TU 的磷酸盐位点形成氢键并支持通过碱基配对形成协同复合体。如上所述，通过将DNA脱碱基位点作为阴离子识别位点，我们发现可以通过协同效应来识别磷酸根离子。