遺伝子検出に応用可能な環境感応型蛍光核酸（研究紹介）

目的

　我々の研究室ではこれまでに数十種類にもおよぶ新しい蛍光核酸塩基をデザインし合成してきた。さらに得られた蛍光核酸をオリゴDNA鎖に導入することで、ただ混ぜ合わせて紫外線を当てるだけでDNA配列中の見分けたい一塩基の違い（SNPs）を検出できる手法の開発に成功している。
　しかし、従来のコンセプトに基づいた蛍光核酸塩基で作成した蛍光DNAプローブでは、DNAチップなどの固相上でのSNPs検出が難しかった。
　そこで全く新しいコンセプトに基づき、周辺の環境変化に伴って多色で発光する蛍光核酸塩基の開発を行い、それらを含む蛍光DNAプローブを用いることで、マッチ−ミスマッチなどの一塩基変異を蛍光色変化によりモニターすることを目指した。また、開発したプローブをDNAチップに搭載することで波長（色）の違いで一塩基の識別を行うような全く新しいSNPs検出用DNAチップの開発も目指して研究を行なっている。

作業概要

　核酸塩基構造を保持しながら周辺のミクロ環境の変化（二重鎖、一本鎖やバルジ、ループ構造などとそれに伴う周辺環境の変化）に鋭敏に応答してその蛍光強度のみならず波長を大きく変化させるソルバトフルオロクロミックな分子を開発すれば、一塩基変異を蛍光色（蛍光波長）の変化として検出することが可能であると考えられる。そこで、環境の変化によりカメレオンのように蛍光色（波長）や強度を変化させる様々な次世代型の環境感応型蛍光核酸の開発を行い、それらを含むより高度な機能を持つ蛍光DNAプローブへの応用について検討を行った。
　環境感応型の蛍光核酸を開発するにあたり、最もシンプルな方法として新しいソルバトフルオロクロミックな蛍光分子を開発し、それをリンカーを介して天然の核酸に導入することが考えられる。我々は、新しい蛍光色素をPRODAN をもとにデザインし、これをヌクレオシドに導入することで環境感応型の蛍光核酸を得ることに成功した。PRODANは周辺の極性環境変化に敏感なソルバトフルオロクロミックな蛍光分子であり、古くからレポーター分子としてなど様々な分野の研究に用いられているが、PRODANのナフタレン骨格をピレンで置き換えた誘導体Apaを合成し、それをグアニン塩基に導入した環境感応型の蛍光核酸をデザインした。
　また、ソルバトフルオロクロミックな性質を有する蛍光核酸塩基を得るための新たなアプローチとして、分子内ドナー•アクセプター構造を有するPush-Pull型の蛍光核酸誘導体のデザインを行なった 。
　さらに、分子のねじれに由来するICT-LE蛍光を利用した環境感応型蛍光核酸塩基の開発にも成功している。
　これらの環境感応型蛍光核酸塩基をDNA鎖に導入し、遺伝子検出に応用可能な新しい環境感応型蛍光DNAプローブの開発を行なっている。

用途

検出試薬