JP2001348398A - 5-pyrimidine containing nucleic acid, and reversibly binding method by using the same - Google Patents

5-pyrimidine containing nucleic acid, and reversibly binding method by using the same

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JP2001348398A JP2001000750A JP2001000750A JP2001348398A JP 2001348398 A JP2001348398 A JP 2001348398A JP 2001000750 A JP2001000750 A JP 2001000750A JP 2001000750 A JP2001000750 A JP 2001000750A JP 2001348398 A JP2001348398 A JP 2001348398A
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    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide nucleic acids having a new base capable of reversibly binding the nucleic acids to each other by light irradiation, the nucleic acids immobilizing a nucleic acid, a method for readily producing a branched nucleic acid and a capped nucleic acid by using the nucleic acids, and to provide a method for immobilizing the nucleic acids on a solid carrier by light and a purifying, collecting isolating, detecting and determinating by the nucleic acids by using the method. SOLUTION: This method for readily, efficiently and reversibly binding the nucleic acids comprises utilizing the photoreactivity of a pyrimidine base having a substituted vinyl group at the 5-position of the pyrimidine. The nucleic acids therefor, and the method for inactivating a DNA by using the same are also provided. Further, the nucleic acids having the pyrimidine base having the substituted vinyl group at the 5-position of the pyrimidine, immobilized on the solid carrier, the method for immobilizing the nucleic acids having a specific base sequence by using the nucleic acids, the purification and recovery method, and the identification, detection and determination method are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ピリミジンの5位
に置換ビニル基を有するピリミジン塩基の光反応性を利
用した可逆的に核酸類を簡便かつ効率的に連結する方
法、そのための核酸類、それを用いたDNAの不活性化
方法などに関する。本発明の方法により、キャップした
核酸類や枝分かれ構造を持つ核酸類を簡便に且つ効率的
に合成することができる。また、本発明は、固相担体に
固定化されたピリミジンの5位に置換ビニル基を有する
ピリミジン塩基を有する核酸類、並びに当該核酸類を用
いた特定の塩基配列を有する核酸類の固定化方法、精
製、回収方法、及び同定、検出、又は定量方法に関す
る。
The present invention relates to a method for reversibly linking nucleic acids simply and efficiently utilizing the photoreactivity of a pyrimidine base having a substituted vinyl group at the 5-position of pyrimidine, a nucleic acid therefor, The present invention relates to a method for inactivating DNA using the same. According to the method of the present invention, capped nucleic acids and nucleic acids having a branched structure can be easily and efficiently synthesized. Further, the present invention provides nucleic acids having a pyrimidine base having a substituted vinyl group at the 5-position of pyrimidine immobilized on a solid support, and a method for immobilizing nucleic acids having a specific base sequence using the nucleic acids , Purification, recovery methods, and identification, detection, or quantification methods.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNAやPNA(ペプチド核酸)などの
核酸類を連結する方法としては、これらの核酸類の基本
となる鎖を連結していた。このような方法によれば、末
端をキャップした核酸類や及び枝分かれ構造を持つ核酸
類を合成することは困難であった。このような末端をキ
ャップした核酸及び枝分かれ構造を持つ核酸の合成法と
しては、リンカーを導入してこれらを連結するなどの方
法が必要であった。また、DNAとPNAのように核酸
類の基本となる鎖が異なる場合には、これらを直接連結
することができなかった。さらに、従来のこのような方
法では、連結後の特異性がなく、連結と開裂を特異的に
行うことができなかった。本発明者らは、先に光照射に
よる核酸類の連結と開裂方法について特許出願してきた
が、従来の方法では収率が低く、また処理に長時間を要
するという欠点があった。
2. Description of the Related Art As a method of linking nucleic acids such as DNA and PNA (peptide nucleic acid), the basic chains of these nucleic acids have been linked. According to such a method, it has been difficult to synthesize nucleic acids having capped ends and nucleic acids having a branched structure. As a method for synthesizing such a nucleic acid having a capped end and a nucleic acid having a branched structure, a method of introducing a linker and linking them was required. Further, when the basic strands of nucleic acids are different, such as DNA and PNA, these could not be directly linked. Further, such a conventional method lacks specificity after ligation, and cannot specifically perform ligation and cleavage. The present inventors have previously applied for a patent on a method for linking and cleaving nucleic acids by light irradiation, but the conventional methods have the drawbacks that the yield is low and the treatment requires a long time.

【0003】また、固相上に固定化された核酸は、アフ
ィニティークロマトにより、目的とする核酸選別や試験
管内で進化した核酸の選別に利用されており、遺伝子工
学のツールとして広範囲に利用されている。核酸を固相
上に固定化する方法としては、ビオチンを有する核酸を
ビオチン−アビジン相互作用により固相担体に固定化す
る方法、マグネティックビーズを用いて固定化する方
法、あらかじめ固定化されている核酸に対して酵素を用
いて目的とする核酸を連結させることで固定化する方法
などが知られている。また、核酸の精製法としては、上
述のビオチンを有する核酸や、マグネティックビーズを
用いた固定化核酸によるアフィニティーカラム精製が一
般的である。このように、核酸の精製や同定のために核
酸を固定化する各種の方法が知られているが、いずれの
方法も標的となる核酸を固定化核酸との水素結合による
アフィニティを利用して固定化するものであり、共有結
合により標的となる核酸類を固定化する方法は知られて
いない。
[0003] Nucleic acids immobilized on a solid phase are used by affinity chromatography for selecting nucleic acids of interest or for nucleic acids evolved in a test tube, and are widely used as tools for genetic engineering. I have. As a method for immobilizing a nucleic acid on a solid phase, there are a method of immobilizing a nucleic acid having biotin on a solid support by a biotin-avidin interaction, a method of immobilizing the nucleic acid using magnetic beads, and a method of immobilizing a nucleic acid previously immobilized. For example, a method of immobilizing a target nucleic acid by linking the target nucleic acid with an enzyme is known. In addition, as a method for purifying a nucleic acid, affinity column purification using the above-described nucleic acid having biotin or immobilized nucleic acid using magnetic beads is generally used. As described above, various methods for immobilizing a nucleic acid for purification or identification of the nucleic acid are known.Each method immobilizes a target nucleic acid using affinity by hydrogen bonding with the immobilized nucleic acid. There is no known method for immobilizing target nucleic acids by covalent bonding.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光照射によ
り核酸類同士を可逆的に連結することができる新規な塩
基を有する核酸類を提供するものである。また、本発明
は、枝分かれ核酸及びキャップ核酸を簡便に合成するこ
とができる新規な方法を提供するものである。さらに、
本発明は、酵素や化学反応試薬を用いずに、光により固
相担体上へ核酸類を固定化する方法を提供するものであ
り、水素結合相互作用に基づくのではなく、共有結合に
より強固に固相担体上に固定化できる方法、並びにこの
方法を用いた核酸類の精製、回収方法、及び同定、検
出、定量方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a nucleic acid having a novel base capable of reversibly linking nucleic acids by light irradiation. The present invention also provides a novel method that can easily synthesize a branched nucleic acid and a cap nucleic acid. further,
The present invention provides a method for immobilizing nucleic acids on a solid support by light without using an enzyme or a chemical reaction reagent, and is not based on hydrogen bond interaction, but is more strongly covalently bonded. It is intended to provide a method which can be immobilized on a solid support, a method for purifying and recovering nucleic acids using the method, and a method for identification, detection and quantification.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ピリミジ
ンの5位に置換ビニル基を有するピリミジン塩基の光反
応性を利用することにより、可逆的に核酸類を連結する
ことができ、これを用いてキャップした核酸類や枝分か
れ構造を持つ核酸類を簡便に合成することができること
を見出した。また、本発明者らは、ピリミジンの5位に
ビニル基を有する置換基を有する核酸類を固相担体上に
固定化し、光をトリガーにして目的となる核酸を共有結
合により連結させて固定化できることに成功した。ま
た、違う波長の光照射により目的となる核酸の定量的回
収が可能になるだけでなく、光連結性核酸含有固相担体
の回収・再利用も可能であることがわかった。即ち、本
発明は、塩基部分として次式、
Means for Solving the Problems The present inventors can reversibly link nucleic acids by utilizing the photoreactivity of a pyrimidine base having a substituted vinyl group at the 5-position of pyrimidine. It has been found that nucleic acids capped or nucleic acids having a branched structure can be easily synthesized using the above method. In addition, the present inventors immobilize nucleic acids having a substituent having a vinyl group at the 5-position of pyrimidine on a solid support, and immobilize the nucleic acids of interest by covalently linking them using light as a trigger. I succeeded in doing it. In addition, it was found that not only the quantitative recovery of the target nucleic acid can be achieved by irradiation with light of different wavelengths, but also the recovery and reuse of the solid phase carrier containing the photo-linked nucleic acid is possible. That is, the present invention provides the following formula as a base moiety:

【0006】[0006]

【化2】 Embedded image

【0007】(式中、ZはO又はNHを示し、X及びY
の少なくとも一方は電子吸引性基を示し、X及びYの残
りの基は水素原子を示す。)で表される基を有する核酸
類、及び当該核酸が固相担体に固定化された核酸類に関
する。また、本発明は、前記した本発明の核酸類と、炭
素−炭素二重結合、好ましくは非縮合環系の炭素−炭素
二重結合を有する塩基を有する核酸類に光を照射して、
核酸類を可逆的に光連結又は開裂させる方法に関する。
さらに、本発明は、前記した本発明の核酸類と、塩基と
してシトシンを有する核酸類に光を照射して塩基同士を
連結させ、酸素又は水などの酸素含有物の存在下にシト
シンのアミノ基を分解して、次いでより短波長の光を照
射して前記塩基同士の連結を開裂させることからなるシ
トシンを選択的にウラシルに変換する方法に関する。
(Where Z represents O or NH, X and Y
Represents an electron-withdrawing group, and the remaining groups of X and Y represent a hydrogen atom. ) And nucleic acids having the nucleic acids immobilized on a solid support. Further, the present invention, the above-described nucleic acids of the present invention, a carbon-carbon double bond, preferably irradiating light to a nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond of a non-fused ring system,
The present invention relates to a method for reversibly photoligating or cleaving nucleic acids.
Furthermore, the present invention relates to the nucleic acids of the present invention described above, and a nucleic acid having cytosine as a base is irradiated with light to link the bases to each other, and an amino group of cytosine is present in the presence of an oxygen-containing substance such as oxygen or water. And then irradiating with shorter wavelength light to cleave the linkage between the bases to selectively convert cytosine to uracil.

【0008】また、本発明は、DNAの特定の塩基を対
象として、前記した本発明の核酸類の5’末端及び3’
末端が、前記DNAの特定の塩基の周辺の塩基配列と相
補的な塩基配列を有する本発明の核酸類を配置して、こ
れに光を照射してなる前記DNAの不活性化方法に関す
る。さらに、本発明は、前記した本発明の固定化された
核酸類を用いた、標的となる特定の核酸類の固定化方
法、標的となる特定の核酸類を精製及び/又は回収する
方法、並びに同定及び/又は検出及び/又は定量する方
法に関する。即ち、本発明は、本発明の固定化された核
酸類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基を有する核酸
類を含有する核酸混合物が存在する系に、光を照射して
当該核酸混合物中の標的とする特定の核酸類を共有結合
により光連結させてなる核酸類の固定化する方法に関
し、また、本発明は、本発明の固定化された核酸類と、
炭素−炭素二重結合を有する塩基を有する核酸類を含有
する核酸混合物が存在する系に、光を照射して当該核酸
混合物中の標的とする特定の核酸類を共有結合により光
連結させて核酸混合物中の特定の核酸類を固定化し、固
定化された核酸類を分離又は回収することからなる核酸
混合物中の特定の核酸類を同定、検出又は定量する方法
に関し、さらに、本発明は、本発明の固定化された核酸
類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基を有する核酸類
を含有する核酸混合物が存在する系に、光を照射して当
該核酸混合物中の目的の特定の核酸類を共有結合により
光連結させて核酸混合物中の特定の核酸類を固定化し、
固定化された核酸類を精製又は回収した後、さらに光を
照射して固定化された核酸類を光開裂させることからな
る、特定の核酸類を精製、回収する方法に関する。
[0008] The present invention also relates to the above-mentioned 5'-terminal and 3'-terminal nucleic acids of the present invention for specific bases of DNA.
The present invention relates to a method for inactivating the DNA, which comprises arranging a nucleic acid of the present invention having a base sequence having a base sequence complementary to a base sequence around a specific base of the DNA and irradiating light thereto. Further, the present invention provides a method for immobilizing a specific target nucleic acid, a method for purifying and / or recovering a specific target nucleic acid, using the above-described immobilized nucleic acid of the present invention, and It relates to a method for identification and / or detection and / or quantification. That is, the present invention provides a system in which a nucleic acid mixture containing the immobilized nucleic acids of the present invention and a nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond is irradiated with light, and the nucleic acid mixture is exposed to light. The present invention relates to a method for immobilizing nucleic acids formed by covalently linking specific nucleic acids to be targeted by immobilization, and the present invention relates to the immobilized nucleic acids of the present invention,
A system in which a nucleic acid mixture containing a nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond is present, and a specific nucleic acid to be targeted in the nucleic acid mixture is photolinked by covalent bond by irradiating light to the nucleic acid. The present invention relates to a method for identifying, detecting or quantifying a specific nucleic acid in a nucleic acid mixture, which comprises immobilizing a specific nucleic acid in a mixture and separating or recovering the immobilized nucleic acid. A system in which a nucleic acid mixture containing the immobilized nucleic acids of the invention and a nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond is exposed to light, and a specific nucleic acid of interest in the nucleic acid mixture is irradiated with light. Immobilized specific nucleic acids in the nucleic acid mixture by photocoupling by covalent bonds,
The present invention relates to a method for purifying and recovering specific nucleic acids, which comprises purifying or recovering immobilized nucleic acids, and further irradiating light to photocleave the immobilized nucleic acids.

【0009】このように、本発明の核酸類は、光の照射
によりDNAやPNAなどの核酸類と可逆的に連結し、
開裂することができるものであり、DNAやPNAなど
の核酸類の可逆的光連結剤として有用なものである。ま
た、本発明の核酸類は、2本鎖DNAをテンプレートと
して光反応を行うことが可能であり、このような方法で
遺伝子の特定の塩基配列の箇所において本発明の核酸類
を連結させることにより、2本鎖DNAの特定の塩基配
列の箇所に本発明の方法により塩基と塩基とが光反応に
より連結した3本目の核酸類を導入することができる。
この結果当該2本鎖DNAの転写等が抑制され、DNA
を不活性化することから本発明の核酸類はDNA不活性
化剤としても有用である。
As described above, the nucleic acids of the present invention are reversibly linked to nucleic acids such as DNA and PNA by irradiation with light,
It can be cleaved and is useful as a reversible photoligating agent for nucleic acids such as DNA and PNA. In addition, the nucleic acids of the present invention can be subjected to a photoreaction using double-stranded DNA as a template. By linking the nucleic acids of the present invention at a specific base sequence of a gene by such a method, Third, a third nucleic acid in which a base is linked to a base by a photoreaction by a method of the present invention can be introduced into a portion of a specific base sequence of double-stranded DNA by the method of the present invention.
As a result, transcription or the like of the double-stranded DNA is suppressed,
Since it inactivates DNA, the nucleic acids of the present invention are also useful as a DNA inactivating agent.

【0010】PNA(ペプチド核酸)は、天然のDNA
よりもより強くDNAの相補鎖に結合することができる
ことから、遺伝子治療におけるアンチジーン又はアンチ
センスとして使用されている。しかし、PNAは水への
溶解性が低く、細胞内や核内への輸送効率が低いことが
課題とされている。これを改善するために、DNAの親
水性と膜親和性を利用したPNA−DNAのキメラ複合
体が注目されてきているが、DNAとPNAとでは基本
となる鎖が異なるために、その合成法は煩雑なものであ
った。本発明者らは、ピリミジンの5位に電子吸引基で
置換されたビニル基を有するピリミジン塩基、例えば次
式(X)、
[0010] PNA (peptide nucleic acid) is a natural DNA.
It has been used as an antigene or antisense in gene therapy because it can bind more strongly to the complementary strand of DNA. However, it has been a problem that PNA has low solubility in water and low transport efficiency into cells and nuclei. In order to improve this, a chimeric PNA-DNA complex utilizing the hydrophilicity and membrane affinity of DNA has been attracting attention. However, since DNA and PNA have different basic chains, their synthesis methods have been focused on. Was complicated. The present inventors have proposed a pyrimidine base having a vinyl group substituted with an electron withdrawing group at the 5-position of pyrimidine, for example, the following formula (X):

【0011】[0011]

【化3】 Embedded image

【0012】で示される5−カルボキシビニルウラシル
を塩基とする核酸を末端に有する核酸を用いて、この光
反応性を利用することによる可逆的な核酸の連結を行っ
た。まず、テンプレートとなるDNA上にその相補鎖と
なるPNAを配置し、次いでPNAの末端部分に前記し
た塩基を有する本発明の核酸を配置し、これに366n
mの光を3時間照射させることにより、塩基部分で連結
したPNA−DNAキメラ複合体を得た。この反応式を
次式で示す。
By using a nucleic acid having a nucleic acid having 5-carboxyvinyluracil as a base at the terminal represented by the above formula, reversible ligation of nucleic acids was performed by utilizing this photoreactivity. First, PNA which is a complementary strand thereof is arranged on a DNA serving as a template, and then a nucleic acid of the present invention having the above-mentioned base is arranged at a terminal portion of PNA.
m was irradiated for 3 hours to obtain a PNA-DNA chimera complex linked at the base. This reaction formula is shown by the following formula.

【0013】[0013]

【化4】 Embedded image

【0014】テンプレート(ODN C)にPNA(P
NA A)及び本発明の核酸(ODN B)を配置し3
66nmの光を照射して、PNA−DNA複合体(PN
A−DNA Hybrid E)を得る。このスキーム
ではテンプレート(ODNC)は直接反応には関与しな
いが、便宜的に生成物のほうのテンプレートをテンプレ
ート(ODN D)としている。
[0014] The PNA (P
NA A) and the nucleic acid of the present invention (ODN B)
By irradiating light of 66 nm, the PNA-DNA complex (PN
A-DNA Hybrid E) is obtained. In this scheme, the template (ODNC) is not directly involved in the reaction, but for convenience the product template is designated as the template (ODND).

【0015】この結果を図1に示す。図1は図面に代わ
る写真である。図1の左側(−)は光を照射する前のス
ポットであり、これは32Pで標識化された本発明の核
酸である。これに光を照射した後のものが右側(+)に
示されている。光を照射することによりPNAと本発明
の核酸が連結されて、より高分子量の位置にスポットが
移動していることがわかる。図2はこの結果を示したH
PLCのチャートである。図2の横軸はリテンション時
間(分)であり、図3の上段は光照射前のチャートであ
り、図3の下段は光照射後のチャートである。図3の一
番左側のピークはテンプレート(ODN C)のピーク
であり、光照射前と後で変化は無い。(a)の左から2
番目及び3番目のピークは本発明の核酸(ODN B)
と連結されるPNA(PNA A)のピークである。図
2の下段では、原料の2種の核酸のピークはほぼ消失し
て、より高分子量の生成物のピークが出現してきている
ことがわかる。このように、本発明の核酸の塩基である
ピリミジンの5位の置換ビニル基の二重結合と、隣接す
る塩基の炭素−炭素二重結合が光により直接結合するも
のであり、PNAとDNAのように基本となる鎖が相違
していても、塩基同士により連結することが可能とな
る。さらに、この光による連結は光可逆反応であり、異
なる波長の光を照射することにより、可逆的に開裂させ
ることも可能である。また、この方法を応用することに
より、光によって末端をキャップした核酸を簡便に合成
することが可能になる。遺伝子治療においては、遺伝子
を核に送り込むためには遺伝子に酵素耐性を付与しなけ
ればならず、本発明の核酸の光キャップ化によってこの
ような酵素耐性を付与することができる。
FIG. 1 shows the result. FIG. 1 is a photograph replacing a drawing. The left side (-) in FIG. 1 shows a spot before light irradiation, which is the nucleic acid of the present invention labeled with 32 P. The one after irradiation with light is shown on the right (+). It can be seen that the PNA and the nucleic acid of the present invention are linked by light irradiation, and the spot has moved to a higher molecular weight position. FIG. 2 shows this result in H
It is a chart of PLC. The horizontal axis of FIG. 2 is the retention time (minutes), the upper part of FIG. 3 is a chart before light irradiation, and the lower part of FIG. 3 is a chart after light irradiation. The leftmost peak in FIG. 3 is the peak of the template (ODNC), and there is no change before and after light irradiation. 2 from the left of (a)
The third and third peaks are the nucleic acids of the present invention (ODN B)
Is the peak of PNA (PNA A) linked to. In the lower part of FIG. 2, it can be seen that the peaks of the two nucleic acids as the raw materials have almost disappeared, and the peak of a higher molecular weight product has appeared. Thus, the double bond of the substituted vinyl group at the 5-position of pyrimidine, which is the base of the nucleic acid of the present invention, and the carbon-carbon double bond of the adjacent base are directly bonded by light. Thus, even if the basic chains are different, it is possible to connect the bases with each other. Furthermore, the connection by light is a photoreversible reaction, and it is possible to reversibly cleave by irradiation with light of a different wavelength. Further, by applying this method, it is possible to easily synthesize a nucleic acid whose end is capped by light. In gene therapy, the gene must be provided with enzyme resistance in order to be transferred to the nucleus, and such enzyme resistance can be provided by photo-capping the nucleic acid of the present invention.

【0016】次に、前記式(X)で示される5−カルボ
キシビニルウラシルを塩基とする核酸を用いて、シチジ
ン(シトシン塩基)との光反応を行ったところ、366
nmの紫外線を30分間照射することにより、93%の
収率で目的の連結DNAが得られた。比較例として、カ
ルボキシル基が置換していない5−ビニルウラシルを塩
基とする核酸を用いた場合には、6時間の照射で80%
の収率であった。このように、ビニル基の水素原子をカ
ルボキシル基のような電子吸引基で置換することによ
り、短時間で且つ高収率で反応を行わせることができる
ことがわかった。
Next, a photoreaction with cytidine (cytosine base) was carried out using a nucleic acid having 5-carboxyvinyluracil represented by the formula (X) as a base.
The target ligated DNA was obtained in a yield of 93% by irradiating with ultraviolet light of nm for 30 minutes. As a comparative example, when a nucleic acid based on 5-vinyluracil having no carboxyl group substituted was used, 80%
Was the yield. Thus, it was found that by substituting the hydrogen atom of the vinyl group with an electron withdrawing group such as a carboxyl group, the reaction can be performed in a short time and with high yield.

【0017】本発明の連結反応はDNAやRNAなどを
テンプレートとして用いることが好ましい。即ち、前記
したPNAとの反応式に示したように、DNAをテンプ
レートとして、その上にその相補鎖の連結されるべき核
酸を置き、連結部分が隣接するように隣接して本発明の
核酸を配置して光を照射するのが好ましい。このような
テンプレートを使用することにより、目的の位置で選択
的に連結を行うことができる。本発明者は、このような
テンプレートとして、2本鎖のDNAを使用することが
できるかどうかを検討した。2本鎖のDNAにさらに3
本目のDNAなどの核酸が塩基対を形成することは、フ
ーゲスティン塩基対(Hoogsteen base pair)として知
られているとおりである。そこで、核酸の一端に前記式
(X)で示される5−カルボキシビニルウラシルを塩基
を有し、他端にシトシン塩基(Py)を有する核酸を用
意し、この核酸の両端が隣接するように両端部分の塩基
を2本鎖DNAの塩基対と対を形成させた。この反応式
を次に示す。
In the ligation reaction of the present invention, it is preferable to use DNA or RNA as a template. That is, as shown in the above-mentioned reaction formula with PNA, a nucleic acid to be ligated to a complementary strand thereof is placed on the DNA as a template, and the nucleic acid of the present invention is placed adjacently so that the linking portions are adjacent to each other. It is preferable to arrange and irradiate light. By using such a template, connection can be selectively performed at a target position. The present inventors have examined whether double-stranded DNA can be used as such a template. 3 more for double-stranded DNA
The fact that nucleic acids such as real DNAs form base pairs is known as Hoogsteen base pairs. Therefore, a nucleic acid having a base of 5-carboxyvinyluracil represented by the formula (X) at one end of the nucleic acid and a cytosine base (Py) at the other end is prepared. Partial bases were paired with base pairs of double-stranded DNA. The reaction formula is shown below.

【0018】[0018]

【化5】 Embedded image

【0019】これに366nmの光を照射させることに
より、環状のDNAを89%の収率で得た。結果を図3
に示す。図3は図面に代わる写真である。図3のレーン
1はコントロールとして12merの核酸を示したもの
であり、レーン2は光照射の無い場合のものであり、環
状になっていない核酸のスポットがみられる。レーン3
は366nmの光を照射したときのものであり、環状の
核酸のスポットがみられる。レーン4はこれにさらに3
02nmの光を照射したものであり、環が開環してもと
の鎖状のもののスポットが出現していることがわかる。
得られたDNAは、2本鎖DNAに、塩基部分が光環化
反応により環化されたDNAが塩基対を形成しているも
のであり、この部分にはRNAポリメラーゼなどの酵素
や他のタンパク質が結合することができず、その結果こ
の部分の遺伝子の発現が抑制されることになる。したが
って、この方法により発現を抑制したい遺伝子の発現を
阻害することが可能となり、本発明の核酸を遺伝子治療
として使用できる。また、得られた環状DNAに、30
2nmの光を照射することにより、可逆的に開環するこ
とができ、遺伝子の発現の抑制を解除することも可能で
ある。
By irradiating this with light of 366 nm, a circular DNA was obtained with a yield of 89%. Fig. 3 shows the results.
Shown in FIG. 3 is a photograph replacing a drawing. Lane 1 in FIG. 3 shows a 12-mer nucleic acid as a control, and lane 2 shows a case without light irradiation, and spots of non-circular nucleic acids are seen. Lane 3
Is a result of irradiation with 366 nm light, and a circular nucleic acid spot is observed. Lane 4 has 3 more
The light was irradiated with light of 02 nm, and it can be seen that spots of the original chain appeared after ring opening.
The obtained DNA is a double-stranded DNA in which a base portion is formed by a DNA cyclized by a photocyclization reaction to form a base pair. In this portion, enzymes such as RNA polymerase and other proteins are contained. It cannot bind, resulting in suppression of gene expression in this region. Therefore, it becomes possible to inhibit the expression of the gene whose expression is to be suppressed by this method, and the nucleic acid of the present invention can be used for gene therapy. In addition, 30
By irradiating with 2 nm light, the ring can be reversibly opened, and the suppression of gene expression can be released.

【0020】次に枝分かれの核酸の製造方法について検
討した。図4にその概要を示す。例えば、ACACG及
びACGCACの塩基配列を有するテンプレート(OD
N I)に、末端に前記式(X)で示される5−カルボ
キシビニルウラシルを塩基(図4中ではVCU)を有す
るUGCGTG・・・の塩基配列を有する本発明の核酸
(ODN H)を配置し、その隣接する位置に・・・T
GTGC・・・の部分配列を有する核酸(ODN G)
を配置する。これらの塩基配列はテンプレートに相補的
な配列であり、目的核酸の塩基配列に応じてテンプレー
トの塩基配列を選択することができる。これに366n
mの光を1時間照射すると、5−カルボキシビニルウラ
シルの塩基部分と、隣接するシトシン(C)が連結して
図4に示される枝分かれ状の核酸を得ることができる。
Next, a method for producing a branched nucleic acid was examined. FIG. 4 shows the outline. For example, a template having the base sequence of ACACG and AGCCAC (OD
The N I), wherein the distal formula (5-carboxyvinyl uracil represented by X) base (nucleic acids of the present invention having a UGCGTG · · · of the base sequence having a VC U) is in FIG. 4 (ODN H) Arranged and in the adjacent position ... T
Nucleic acid having partial sequence of GTGC (ODNG)
Place. These base sequences are complementary to the template, and the base sequence of the template can be selected according to the base sequence of the target nucleic acid. This is 366n
When light of m is irradiated for 1 hour, the base portion of 5-carboxyvinyluracil and the adjacent cytosine (C) are linked to obtain the branched nucleic acid shown in FIG.

【0021】図5はこの結果を示したHPLCのチャー
トである。図5の横軸はリテンション時間(分)であ
り、図5のa)(図5の上段)は光照射前のチャートで
あり、図5のb)(図5の下段)は光照射後のチャート
である。図5の一番左側のピークはテンプレートのピー
クであり、光照射前と後で変化は無い。(a)の左から
2番目及び3番目のピークは本発明の核酸と連結される
核酸のピークである。図5の(b)では、原料の2種の
核酸のピークは消失して、より高分子量の生成物の大き
なピークが出現してきていることがわかる。このピーク
の分子量は5250.12で、計算値の5249.90
と一致した。
FIG. 5 is an HPLC chart showing the results. The horizontal axis in FIG. 5 is the retention time (minutes), FIG. 5 a) (upper row in FIG. 5) is a chart before light irradiation, and FIG. 5 b) (lower row in FIG. 5) is the chart after light irradiation. It is a chart. The leftmost peak in FIG. 5 is the peak of the template, and there is no change before and after light irradiation. The second and third peaks from the left in (a) are the peaks of the nucleic acid linked to the nucleic acid of the present invention. In FIG. 5B, it can be seen that the peaks of the two nucleic acids as the raw materials disappear, and a large peak of a higher molecular weight product has appeared. The molecular weight of this peak was 5250.12, and the calculated value was 5249.90.
And matched.

【0022】さらに、本発明の方法によれば、対象遺伝
子上の任意のシトシンをウラシルへと変異させることが
可能になる。即ち、前記した枝分かれ状の核酸を製造す
るのと同様にして、対象遺伝子のシトシン(C)の塩基
までをテンプレートに固定化し、当該シトシンに隣接し
て本発明の核酸を配置して光を照射すると、対象遺伝子
と本発明の核酸が連結する。この連結した状態のとき
に、シトシンの4位のアミノ基を酸素又は水などの酸素
含有物の存在下の水酸基に置換することができる。例え
ば、連結した状態で空気中で穏やかに温度を上げてゆく
と空気酸化されて、シトシンのピリミジン環の4位のア
ミノ基が水酸基に置換される。そして、再度光を照射し
て、連結を開裂させると、シトシンがウラシルに変換さ
れることになる。
Further, according to the method of the present invention, any cytosine on a target gene can be mutated to uracil. That is, in the same manner as in the production of the branched nucleic acid described above, up to the base of cytosine (C) of the target gene is immobilized on the template, and the nucleic acid of the present invention is arranged adjacent to the cytosine and irradiated with light. Then, the target gene and the nucleic acid of the present invention are linked. In this linked state, the amino group at the 4-position of cytosine can be replaced with a hydroxyl group in the presence of an oxygen-containing substance such as oxygen or water. For example, when the temperature is gently increased in the air in a linked state, air oxidation occurs, and the amino group at the 4-position of the pyrimidine ring of cytosine is replaced with a hydroxyl group. When light is again irradiated to cleave the linkage, cytosine is converted into uracil.

【0023】この反応式を図6に示す。枝分かれ構造の
核酸を製造するところまでは、前述したのと同様であ
る。即ち、例えば、ACACG及びACGCACの塩基
配列を有するテンプレート(ODN I)に、末端に前
記式(X)で示される5−カルボキシビニルウラシルを
塩基(図6中ではVCU(以下の説明ではCVUと標記
することもある。))を有するUGCGTG・・・の塩
基配列を有する本発明の核酸(ODN H)を配置し、
その隣接する位置に・・・TGTGC・・・の部分配列
を有する核酸(ODN G)を配置する。これらの塩基
配列はテンプレートに相補的な配列であり、目的核酸の
塩基配列に応じてテンプレートの塩基配列を選択するこ
とができる。これに366nmの光を1時間照射する
と、5−カルボキシビニルウラシルの塩基部分と、隣接
するシトシン(C)が連結して図4に示される枝分かれ
状の核酸を得る。これを加熱処理した後、302nmの
光を1時間照射して開裂させるとシトシンがウラシルに
変換された核酸(ODN M)を得ることができる。
FIG. 6 shows this reaction formula. It is the same as described above up to the point where the nucleic acid having the branched structure is produced. That is, for example, ACACG and the template (ODN I) having the nucleotide sequence of ACGCAC, CV U is the terminated formula (X) 5-carboxyvinyl uracil represented by at VC U (following description in base (Fig. 6 The nucleic acid (ODNH) of the present invention having a base sequence of UCGGTG.
A nucleic acid (ODNG) having a partial sequence of TGTGC is arranged at the adjacent position. These base sequences are complementary to the template, and the base sequence of the template can be selected according to the base sequence of the target nucleic acid. When this is irradiated with light of 366 nm for 1 hour, the base portion of 5-carboxyvinyluracil and the adjacent cytosine (C) are linked to obtain a branched nucleic acid shown in FIG. After heat treatment, the substrate is irradiated with light of 302 nm for 1 hour to be cleaved, whereby a nucleic acid (ODNM) in which cytosine is converted to uracil can be obtained.

【0024】図7はこの結果を示したHPLCのチャー
トである。図7の横軸はリテンション時間(分)であ
り、図7の上段は光照射前のチャートであり、図7の下
段は光照射後のチャートである。図7の左から2番目の
ピークはテンプレートのピークであり、光照射前と後で
変化は無い。図7の上段の左から1番目及び3番目のピ
ークは本発明の核酸(ODN H)と連結される核酸
(ODN G)のピークである。図7の下段では、原料
の2種の核酸のピークに加えて、ウラシルに変換された
核酸(ODN M)のピークが出現してきていることが
わかる。
FIG. 7 is an HPLC chart showing the results. The horizontal axis of FIG. 7 is the retention time (minutes), the upper part of FIG. 7 is a chart before light irradiation, and the lower part of FIG. 7 is a chart after light irradiation. The second peak from the left in FIG. 7 is the peak of the template, and there is no change before and after light irradiation. The first and third peaks from the left in the upper part of FIG. 7 are the peaks of the nucleic acid (ODNG) linked to the nucleic acid (ODN H) of the present invention. In the lower part of FIG. 7, it can be seen that in addition to the peaks of the two kinds of nucleic acids as the raw materials, the peak of the nucleic acid converted into uracil (ODNM) has appeared.

【0025】シトシンがウラシルに変換されたDNA
を、ウラシルDNAグリコシラーゼで処理すると、この
ウラシルの位置で特異的に切断することができる。した
がって、DNAの任意のシトシンの位置を本発明の方法
によりウラシル化することにより、DNAを任意の位置
での特異的に切断することも可能となる。図8は、前記
に示した方法で得られたウラシルに変換された核酸(O
DN M)を酵素処理した結果のHPLCのチャートを
示す。左側にdUのピークを確認することができた。ま
た、同様な方法で、mRNA上のシトシンをウラシルに
変換することができる。本発明の方法によりmRNA上
のシトシンをウラシルに特異的に変換することにより、
コードされているアミノ酸を特異的に変更することがで
きる。このように、本発明の核酸類を利用することによ
り、a)光遺伝子治療をすること、b)ミスマッチ検出
等の遺伝子診断、c)核酸をキャップ化することにより
酵素耐性を付与することができ、d)光変異誘導等を行
うことが可能となる。次に本発明の固定化された核酸類
について説明する。本発明の固定化された核酸類の代表
的な例を次の化学式で示す。
DNA in which cytosine is converted to uracil
Can be specifically cleaved at the position of this uracil when treated with uracil DNA glycosylase. Therefore, the DNA can be specifically cleaved at any position by uracilating any cytosine position in the DNA by the method of the present invention. FIG. 8 shows the nucleic acid (O) converted to uracil obtained by the method described above.
3 shows an HPLC chart of the result of enzymatic treatment of DNM). A dU peak could be confirmed on the left side. In a similar manner, cytosine on mRNA can be converted to uracil. By specifically converting cytosine on mRNA to uracil by the method of the present invention,
The encoded amino acids can be specifically changed. As described above, by utilizing the nucleic acids of the present invention, a) optical gene therapy, b) genetic diagnosis such as mismatch detection, and c) enzymatic resistance can be imparted by capping the nucleic acid. , D) light mutagenesis and the like can be performed. Next, the immobilized nucleic acids of the present invention will be described. A typical example of the immobilized nucleic acids of the present invention is represented by the following chemical formula.

【0026】[0026]

【化6】 Embedded image

【0027】(式中、ZはO又はNHを示し、X及びY
の少なくとも一方は電子吸引性基を示し、X及びYの残
りの基は水素原子を示す。波線はDNA、PNA、RN
Aなどの核酸部分を示し、太線はリンカー部分を示し、
球状で示された丸は固相担体を示す。) 本発明の固定化された核酸類は、前述してきた光の照射
によりDNAやPNAなどの核酸類と可逆的に共有結合
により連結し、開裂することができる本発明の核酸類
が、多孔質ガラスビーズやポリスチレンなどの固相担体
に結合したものであり、好ましくは核酸やポリエチレン
グリコール基などのリンカー部分を介して固相担体に結
合したものである。
(Where Z represents O or NH, X and Y
Represents an electron-withdrawing group, and the remaining groups of X and Y represent a hydrogen atom. Wavy lines are DNA, PNA, RN
A indicates a nucleic acid portion such as A, a thick line indicates a linker portion,
A circle shown as a sphere indicates a solid support. The immobilized nucleic acid of the present invention is reversibly linked to a nucleic acid such as DNA or PNA by a covalent bond and cleavable by light irradiation as described above. It is bonded to a solid support such as glass beads or polystyrene, and preferably bonded to a solid support via a linker such as a nucleic acid or a polyethylene glycol group.

【0028】本発明の固定化された核酸類の利用例を模
式図により図10に示す。図10に示す例は前述してき
たテンプレートの役割をする核酸を鋳型用の核酸として
使用する例である。図10中の丸印に点線で結合してい
る核酸が本発明の固定化された核酸類である。この核酸
は図10の右側に示される鋳型DNAの一部と相補的な
塩基配列を有している。図10の最上段に枠で囲って示
されている容器の中には種々の塩基配列を有する核酸が
存在している。そして、その容器の中には、前記した鋳
型DNAの一部と相補的な塩基配列を有する核酸があ
る。この容器の中に本発明の固定化された核酸類と、前
記した鋳型DNAを入れると、図10の上から2段目に
示されるように、本発明の固定化された核酸類と鋳型D
NAの一部がハイブリダイズし、鋳型DNAの残りの部
分に容器中に存在している特定の塩基配列を有する核酸
がハイブリダイズする。このときに前記してきたよう
に、本発明の光の照射により核酸類と可逆的に共有結合
により連結することができる塩基と、連結される塩基と
が隣り合うように鋳型DNAを設計しておくと、光の照
射により、図10の上から2段目に示されるように両者
の核酸が共有結合により連結される。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of using the immobilized nucleic acids of the present invention. The example shown in FIG. 10 is an example in which the above-described nucleic acid serving as a template is used as a nucleic acid for a template. The nucleic acids linked by dotted lines to the circles in FIG. 10 are the immobilized nucleic acids of the present invention. This nucleic acid has a base sequence complementary to a part of the template DNA shown on the right side of FIG. Nucleic acids having various base sequences are present in a container surrounded by a frame at the top of FIG. In the container, there is a nucleic acid having a base sequence complementary to a part of the template DNA. When the immobilized nucleic acids of the present invention and the above-described template DNA are placed in this container, the immobilized nucleic acids of the present invention and the template D as shown in the second row from the top in FIG.
A part of NA hybridizes, and the remaining part of the template DNA hybridizes with a nucleic acid having a specific base sequence present in the container. At this time, as described above, the template DNA is designed such that the base that can be reversibly linked to the nucleic acids by the light irradiation of the present invention by a covalent bond and the linked base are adjacent to each other. By light irradiation, both nucleic acids are covalently linked as shown in the second row from the top in FIG.

【0029】次いで、鋳型DNAを解離させて、固相担
体を分離、洗浄すると、図10の上から3段目に示され
るように、本発明の固定化された核酸類に共有結合によ
り連結した特定の塩基配列を有する核酸を固相担体に固
定化して、他の核酸とを分離することができる。このよ
うにして得られた固定化された核酸に、再び光を照射す
ると本発明の固定化された核酸類と、目的の特定の塩基
配列を有する核酸とを可逆的に開裂させることができ
る。このようにして、種々の塩基配列を有する核酸の混
合物中から、目的とする特定の塩基配列を有する核酸を
選択的に分離し、精製することができる。また、このと
きに使用された本発明の固定化された核酸類は、光によ
る可逆反応により連結し、開裂するのであるから、開裂
した後は元の状態の戻るので再利用することができる。
本発明のこの方法によれば、種々の塩基配列を有する核
酸の混合物中から、標的とする特定の塩基配列を有する
核酸を特異的かつ選択的に分離、精製することができる
ので、この方法により核酸混合物中の特定の塩基配列を
有する核酸を同定したり、検出したり、また定量するこ
とができることになる。
Next, the template DNA was dissociated, and the solid phase carrier was separated and washed. As shown in the third row from the top in FIG. 10, the solid phase carrier was covalently linked to the immobilized nucleic acids of the present invention. A nucleic acid having a specific base sequence can be immobilized on a solid support to separate it from other nucleic acids. When the thus obtained immobilized nucleic acid is irradiated with light again, the immobilized nucleic acids of the present invention and the nucleic acid having the specific base sequence of interest can be reversibly cleaved. In this manner, a target nucleic acid having a specific base sequence can be selectively separated and purified from a mixture of nucleic acids having various base sequences. In addition, the immobilized nucleic acids of the present invention used at this time are linked and cleaved by a reversible reaction by light, so that after being cleaved, the nucleic acid returns to its original state and can be reused.
According to this method of the present invention, a nucleic acid having a specific target base sequence can be specifically and selectively separated and purified from a mixture of nucleic acids having various base sequences. The nucleic acid having a specific base sequence in the nucleic acid mixture can be identified, detected, and quantified.

【0030】図11に本発明のこの方法による実験結果
を示す。図11はMALDI−TOF MSのチャート
であり、図11の最上段は光を照射する前の核酸の混合
物のチャートである。左から核酸A1、核酸A2、核酸
A3、核酸A4の各ピークが示されている(後述する実
施例12参照)。図11の上から2段目は、本発明のこ
の方法により前記の核酸の混合物中から、核酸A0のみ
が選別できたことを示すものである。同様に、図11の
上から3段目は、本発明のこの方法により前記の核酸の
混合物中から、核酸A1のみが選別できたことを示すも
のである。さらに、図11の上から4段目は、本発明の
この方法により前記の核酸の混合物中から、核酸A2の
みが選別できたことを示すものである。図11の一番下
の段は、本発明のこの方法により前記の核酸の混合物中
から、核酸A3のみが選別できたことを示すものであ
る。
FIG. 11 shows the results of an experiment using this method according to the present invention. FIG. 11 is a chart of MALDI-TOF MS, and the top row of FIG. 11 is a chart of a mixture of nucleic acids before irradiation with light. The peaks of nucleic acid A1, nucleic acid A2, nucleic acid A3, and nucleic acid A4 are shown from the left (see Example 12 described later). The second row from the top in FIG. 11 shows that only the nucleic acid A0 was selected from the above-mentioned mixture of nucleic acids by this method of the present invention. Similarly, the third row from the top in FIG. 11 shows that only the nucleic acid A1 was selected from the above-mentioned mixture of nucleic acids by this method of the present invention. Further, the fourth row from the top in FIG. 11 shows that only the nucleic acid A2 was selected from the above-mentioned mixture of nucleic acids by this method of the present invention. The bottom row of FIG. 11 shows that only the nucleic acid A3 was selected from the above-mentioned mixture of nucleic acids by this method of the present invention.

【0031】本発明である固相上に固定化された光連結
性核酸は、鋳型DNAによって目的の核酸のみを固相担
体上に光連結させることが可能である。即ち、通常のア
フィニティークロマトと違い、目的の核酸のみを共有結
合により固相上への固定化が可能である。従って目的核
酸の効率よい精製・分離が可能になる。また、違う波長
の光照射によって目的核酸を回収することも可能であ
る。このように高効率的な遺伝子の選別、回収が光制御
可能であるため、a)目的DNA、RNA、蛋白の精
製、b)遺伝子診断・遺伝子治療等、c)機能性核酸の
選別等への利用のみならず、d)DNA−コンピューテ
ィング、e)核酸の固相担体への共有結合による固定
化、f)核酸の固相担体上での化学修飾等への利用も期
待される。
The photoligating nucleic acid immobilized on a solid phase according to the present invention is capable of photoligating only a target nucleic acid onto a solid phase carrier using a template DNA. That is, unlike ordinary affinity chromatography, only the target nucleic acid can be immobilized on a solid phase by covalent bonding. Therefore, efficient purification / separation of the target nucleic acid becomes possible. It is also possible to recover the target nucleic acid by irradiating light of different wavelengths. Since such highly efficient gene selection and recovery can be controlled by light, a) purification of target DNA, RNA and protein, b) gene diagnosis / gene therapy, etc., c) selection of functional nucleic acid, etc. In addition to use, it is expected to be used for d) DNA-computing, e) immobilization of nucleic acids to a solid support by covalent bonding, and f) chemical modification of nucleic acids on a solid support.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明の核酸類は、塩基部分に次
式、
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The nucleic acids of the present invention have the following formula at the base moiety:

【0033】[0033]

【化7】 Embedded image

【0034】(式中、ZはO又はNHを示し、X及びY
の少なくとも一方は電子吸引性基を示し、X及びYの残
りの基は水素原子を示す。)で表される基を有すること
を特徴とするものでる。置換基X、Yにおける電子吸引
基としては、カルボキシル基、アルコキシカルボニル
基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられるがこれらの例
示したものに限定されるものではなく、細胞系への適合
を考慮して適宜電子吸引基を選択することができる。好
ましい電子吸引基としては、カルボキシル基、アルコキ
シカルボニル基、シアノ基などが挙げられる。アルコキ
シカルボニル基におけるアルキル基としては、炭素数1
から10、好ましくは1から5の低級アルキル基が挙げ
られる。置換基X、Yは、両方が同時に同一または異な
る電子吸引基であってもよく、また置換基X、Yの一方
だけが電子吸引基であり、他方が水素原子であってもよ
い。
(Where Z represents O or NH, X and Y
Represents an electron-withdrawing group, and the remaining groups of X and Y represent a hydrogen atom. ). Examples of the electron-withdrawing group for the substituents X and Y include a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, and a nitro group, but are not limited to these exemplified ones. The electron-withdrawing group can be selected as appropriate. Preferred electron withdrawing groups include a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group and the like. As the alkyl group in the alkoxycarbonyl group, one having 1 carbon atom
To 10, preferably 1 to 5 lower alkyl groups. The substituents X and Y may both be the same or different electron-withdrawing groups at the same time, or only one of the substituents X and Y may be an electron-withdrawing group and the other may be a hydrogen atom.

【0035】本発明の核酸類としては、DNA、RN
A、PNAなどのいずれであってもよく、天然又は合成
のDNAやRNAなどと塩基対を形成し得るものが好ま
しい。また、本発明の核酸類は、前記した本発明の塩基
だけを有するモノヌクレオチドであってもよいが、他の
核酸と共にオリゴヌクレオチドになっているものが好ま
しい。オリゴヌクレオチドにおける塩基数は特に制限は
ないが、好ましくは1から150、より好ましくは1か
ら50、さらに好ましくは1から20程度である。オリ
ゴヌクレオチドの場合には、本発明の前記した塩基を有
する核酸を1個、好ましくは片方の末端部分に有してい
てもよいが、このような塩基を2個以上有していてもよ
い。
The nucleic acids of the present invention include DNA, RN
Any of A and PNA may be used, and those capable of forming a base pair with natural or synthetic DNA or RNA are preferable. The nucleic acids of the present invention may be mononucleotides having only the bases of the present invention, but are preferably oligonucleotides together with other nucleic acids. The number of bases in the oligonucleotide is not particularly limited, but is preferably about 1 to 150, more preferably about 1 to 50, and still more preferably about 1 to 20. In the case of an oligonucleotide, the nucleic acid having the above-mentioned base of the present invention may have one, preferably one terminal portion, but may have two or more such bases.

【0036】本発明の核酸類は、通常の核酸の製造方法
に準じて製造することができる。例えば、5−置換ビニ
ルウリジンのDMTr体にアミダイド化剤を作用させて
アミダイド化し、次いで保護基を切断して、これを通常
のDNA合成法によりオリゴヌクレオチドとすることが
できる。5−置換ビニルシトシン誘導体又は5−置換ビ
ニルウラシル誘導体は、以下に示す具体例の方法によっ
てもよいが、他の通常の有機合成法によっても製造する
ことができる。
The nucleic acids of the present invention can be produced according to a conventional method for producing nucleic acids. For example, the DMTr derivative of 5-substituted vinyluridine can be amididated by the action of an amididizing agent, and then the protecting group can be cleaved, and this can be converted into an oligonucleotide by a conventional DNA synthesis method. The 5-substituted vinylcytosine derivative or 5-substituted vinyluracil derivative may be produced by the method of the specific examples shown below, but can also be produced by other ordinary organic synthesis methods.

【0037】本発明の核酸類を可逆的に光連結又は開裂
させる方法における、炭素−炭素二重結合を有する塩基
としては、縮合環を形成している炭素−炭素二重結合は
好ましくなく、単環式の炭素−炭素二重結合又は環に置
換している炭素−炭素二重結合が好ましい。好ましい炭
素−炭素二重結合を有する塩基としては、天然のもので
はシトシン、チミン又はウラシルなどが挙げられる。炭
素−炭素二重結合を有する塩基を有する核酸類として
は、DNA、RNA、PNAなどのいずれのものであっ
てもよい。
In the method for reversibly photolinking or cleaving nucleic acids of the present invention, the base having a carbon-carbon double bond is not preferably a carbon-carbon double bond forming a condensed ring. A cyclic carbon-carbon double bond or a carbon-carbon double bond substituted on a ring is preferred. Preferred bases having a carbon-carbon double bond include natural ones such as cytosine, thymine or uracil. Nucleic acids having a base having a carbon-carbon double bond may be any of DNA, RNA, PNA and the like.

【0038】炭素−炭素二重結合を有する塩基を有する
核酸類は、前記した本発明の核酸類とは異なる核酸であ
ってもよいが、炭素−炭素二重結合を有する塩基を有す
る核酸類が本発明の核酸類であってもよい。後者の場合
には、ひとつの核酸の中に本発明の塩基部分を有するも
のと、炭素−炭素二重結合を有する塩基とが存在するこ
とになり、これを連結すると環状の核酸を得ることがで
きる。本発明の方法における光としては、反応に必要な
エネルギーを有する波長のものであればよいが、紫外線
が好ましい。一般に、連結させるときは、比較的長波長
側でよく、開裂させる場合には比較的短波長側の光が好
ましい。より具体的には、連結させるときの波長として
は、330nm以上、好ましくは350nm以上、より
好ましくは360nm以上の波長が好ましい。また、開
裂させるときの波長としては、320nm以下、好まし
くは310nm以下の波長が好ましい。好ましい波長と
しては、連結させるときの波長が366nmで、開裂さ
せるときの波長が302nmである場合が挙げられる。
The nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond may be a nucleic acid different from the above-described nucleic acid of the present invention. The nucleic acids of the present invention may be used. In the latter case, a nucleic acid having a base portion of the present invention and a base having a carbon-carbon double bond are present in one nucleic acid, and a circular nucleic acid may be obtained by linking these. it can. The light in the method of the present invention may be any light having a wavelength having energy necessary for the reaction, and ultraviolet light is preferable. In general, when connecting, light having a relatively long wavelength may be used, and when being cleaved, light having a relatively short wavelength is preferable. More specifically, the wavelength at the time of coupling is preferably 330 nm or more, preferably 350 nm or more, more preferably 360 nm or more. The wavelength at the time of cleavage is preferably 320 nm or less, more preferably 310 nm or less. Preferred wavelengths include a case where the wavelength for coupling is 366 nm and the wavelength for cleavage is 302 nm.

【0039】本発明の方法は、溶液中のように自由に流
動できる状態で行うこともできるが、より選択性を挙げ
るためにはテンプレートに固定して反応させる方法が好
ましい。テンプレートとしては、DNA、RNA、PN
Aなどの塩基対を形成し得るものであればよい。テンプ
レートの長さは特に制限はないが、3塩基以上、好まし
くは5塩基以上がテンプレート上で塩基対を形成できる
長さのものが好ましい。テンプレートは1本鎖のもので
あってよいが、前述してきたようにテンプレートとして
二本鎖DNAを使用することもできる。
The method of the present invention can be carried out in a state where it can freely flow as in a solution. However, in order to increase the selectivity, a method in which the reaction is carried out by fixing to a template is preferable. DNA, RNA, PN
Any material capable of forming a base pair such as A may be used. The length of the template is not particularly limited, but is preferably a length of 3 bases or more, preferably 5 bases or more that can form a base pair on the template. The template may be single-stranded, but double-stranded DNA may be used as the template as described above.

【0040】本発明のシトシンを選択的にウラシルに変
換する方法における、塩基としてシトシンを有する核酸
類としては、前記したテンプレートに固定化できるもの
であればどのようなものであってもよい。目的のシトシ
ンの位置から上流又は下流側の3〜10塩基程度の塩基
配列を調べて、それの相補的な塩基配列を有するものを
テンプレートとして使用することができる。また、この
方法における、酸素又は水などの酸素含有物としては、
空気中の酸素や加水分のための水などを使用することが
できる。この方法によって得られたウラシル化されたD
NAは、常法によるウラシルDNAグリコシラーゼ処理
をすることができる。
In the method of the present invention for selectively converting cytosine to uracil, any nucleic acid having cytosine as a base may be used as long as it can be immobilized on the template described above. A base sequence of about 3 to 10 bases upstream or downstream from the position of the target cytosine can be examined, and a base sequence complementary thereto can be used as a template. Further, in this method, as an oxygen-containing substance such as oxygen or water,
Oxygen in the air or water for water content can be used. Uracylated D obtained by this method
NA can be treated with uracil DNA glycosylase by a conventional method.

【0041】本発明のDNAの不活性化方法におけるD
NAとして、天然のものでも合成のものであってもよい
が、遺伝子を対象としてもよい。この方法により不活性
化しようとする塩基の上流及び下流の各3塩基〜30塩
基程度の塩基配列を調べ、5’末端及び3’末端がその
塩基配列と同じ又は相補的な塩基配列となる本発明の核
酸を調製する。本発明の核酸の片方の末端は前記した本
発明の塩基を有するものであり、他端はこれと連結可能
な炭素−炭素二重結合を有する塩基となるように調製す
る。そして、本発明の核酸を不活性化しようとするDN
Aに配置して光を照射することにより、環化された本発
明の核酸がDNAの目的の位置に固定化される(フォト
パドロック(photopadlock)法)。そして、これを解除
しようとするときは、より短波長の光を照射して、連結
を開裂させることにより、不活性化を解除することがで
きる。不活性化されるDNAの特定の塩基としては、プ
ロモーター領域が好ましいがこれに限定されるものでは
ない。
D in the DNA inactivation method of the present invention
The NA may be natural or synthetic, but may be a gene. A base sequence of about 3 to 30 bases each upstream and downstream of the base to be inactivated by this method is examined, and the 5 ′ end and 3 ′ end are the same or complementary base sequences to the base sequence. A nucleic acid of the invention is prepared. One end of the nucleic acid of the present invention has the above-described base of the present invention, and the other end is prepared so as to be a base having a carbon-carbon double bond connectable thereto. And a DN for inactivating the nucleic acid of the present invention.
By irradiating light at the position A, the circularized nucleic acid of the present invention is immobilized at a target position of DNA (photopadlock method). When it is desired to release the inactivation, the inactivation can be released by irradiating a shorter wavelength light to cleave the connection. The specific base of the DNA to be inactivated is preferably a promoter region, but is not limited thereto.

【0042】以上のように、本発明の核酸類はDNA、
RNA、PNAなどの核酸類を光照射により、可逆的の
連結することができるものであり、この方法により当該
核酸類に枝分かれ構造やキャップ構造を導入することが
できることから、本発明の核酸類を可逆的光連結剤とし
て使用することができる。また、本発明の核酸類は、2
本鎖に反応してこれを不活性化することができることか
ら、本発明の核酸類をDNAの不活性化剤として使用す
ることができる。
As described above, the nucleic acids of the present invention are DNA,
Nucleic acids such as RNA and PNA can be reversibly linked by light irradiation, and a branched structure or a cap structure can be introduced into the nucleic acids by this method. It can be used as a reversible optical coupling agent. In addition, the nucleic acids of the present invention include 2
Since it can react with the main strand and inactivate it, the nucleic acids of the present invention can be used as a DNA inactivating agent.

【0043】本発明の固定化された核酸類における固相
担体としては、生化学分野で使用される固相担体を使用
することができる。例えば、多孔質ガラスビーズ(PC
G)などの無機物質類、ポリスチレン(PS)などの樹
脂類、金などの金属類などが挙げられる。好ましい固相
担体としては、アデノシン残基を有する固相担体(オリ
ゴアフィニティーサポート(OAS)(商品名)など)
が挙げられる。より具体的には後述する実施例11に記
載されているようにアデノシン残基の環に結合している
アミノ基を介してポリスチレン(PS)(OAS−P
S)や多孔質ガラスビーズ(OAS−CPG)に結合し
ている固相担体が好ましく、当該アミノ基からリンカー
部分を結合させて本発明の固定化された核酸類を製造す
ることができる。本発明の核酸類を前記した固相担体に
直接結合させてもよいが、両者をリンカー部分を介して
結合させるのが好ましい。リンカー部分としては、核酸
類の化学反応に不活性で、5個以上、好ましくは10個
以上の原子を有する、好ましくは直鎖状の分子種であれ
ばよい。リンカー部分としては、DNA、RNA、PN
Aなどの核酸や、次式で示されるようなポリエチレング
リコールなどが好ましい。
As the solid phase carrier in the immobilized nucleic acids of the present invention, a solid phase carrier used in the field of biochemistry can be used. For example, porous glass beads (PC
Inorganic substances such as G), resins such as polystyrene (PS), and metals such as gold. Preferred solid-phase carriers include solid-phase carriers having adenosine residues (such as oligo-affinity support (OAS) (trade name)).
Is mentioned. More specifically, as described in Example 11 described later, polystyrene (PS) (OAS-P) via an amino group bonded to the ring of an adenosine residue.
S) or a solid support bound to porous glass beads (OAS-CPG) is preferred, and the immobilized nucleic acids of the present invention can be produced by binding a linker moiety from the amino group. Although the nucleic acids of the present invention may be directly bound to the above-described solid support, it is preferred that both are bound via a linker moiety. The linker moiety may be any preferably a linear molecular species that is inert to the chemical reaction of nucleic acids and has 5 or more, preferably 10 or more atoms. DNA, RNA, PN
Nucleic acids such as A and polyethylene glycol represented by the following formula are preferred.

【0044】[0044]

【化8】 Embedded image

【0045】本発明の固定化された核酸類を製造する方
法としては、本発明の核酸類の末端のリン酸基をリンカ
ー部分に結合させて製造することができる。リンカー部
分と核酸類を結合させて、次いで固相担体に結合しても
よいし、逆に先に固相担体とリンカー部分を結合させ
て、次いでリンカー部分と核酸類とを結合させてもよ
い。核酸類と結合する位置は、通常は末端のリン酸基を
用いるのが好ましいが、これに限定させるものではな
い。例えば、核酸類の途中の塩基部分の官能基と結合さ
せてもよい。本発明の固定化された核酸類を使用する方
法においては、鋳型となる核酸を併せて使用するのが好
ましい。鋳型となる核酸としては一般的にはDNAが好
ましいが、RNAでもPNAでもよい。鋳型となる核酸
は、その一部に本発明の固定化された核酸類とハイヅリ
ダイズし得る相補的な塩基配列を含み、かつ標的となる
核酸にハイブリダイズし得る相補的な塩基配列を含むも
のである。そして、本発明の光の照射により可逆的に連
結及び開裂し得る塩基と、当該塩基と光反応をし得る塩
基とが、隣り合うように鋳型となる核酸を設計する。本
発明のこの方法における鋳型となる核酸としては、前記
した実験例におけるテンプレートとなり得る核酸を使用
することができる。
As a method for producing the immobilized nucleic acids of the present invention, the nucleic acid of the present invention can be produced by bonding a terminal phosphate group to a linker moiety. The linker moiety and the nucleic acids may be bound and then bound to the solid support, or conversely, the solid support and the linker moiety may be bound first and then the linker moiety and the nucleic acids may be bound. . It is generally preferable to use a terminal phosphate group as the position for binding to nucleic acids, but the present invention is not limited thereto. For example, you may couple | bond with the functional group of the base part in the middle of nucleic acids. In the method of the present invention using immobilized nucleic acids, it is preferable to use a nucleic acid as a template together. Generally, DNA is preferable as the nucleic acid used as a template, but RNA or PNA may be used. The nucleic acid serving as the template includes, as a part thereof, a complementary base sequence capable of hybridizing with the immobilized nucleic acids of the present invention and a complementary base sequence capable of hybridizing to the target nucleic acid. Then, a nucleic acid serving as a template is designed so that a base capable of reversibly linking and cleaving by light irradiation of the present invention and a base capable of photoreacting with the base are adjacent to each other. As the nucleic acid serving as a template in this method of the present invention, a nucleic acid that can serve as a template in the above-described experimental examples can be used.

【0046】[0046]

【実施例】次に実施例により本発明をより詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。5−シアノビニルデオキシウリジンを含有する核酸
の製造例の反応式を次に示す。以下の説明においては、
この反応式に示される化合物番号を使用する。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The reaction formula of a production example of a nucleic acid containing 5-cyanovinyldeoxyuridine is shown below. In the following description,
The compound number shown in this reaction formula is used.

【0047】[0047]

【化9】 Embedded image

【0048】実施例1 5−シアノビニルデオキシウリ
ジン(4)の製造 (1) 化合物(2)の製造 5−ヨード−デオキシウリジン(IDU)(1)をピリ
ジン5mLと3回共沸し、TBDMS−Cl(1.71
7g,11.40mmol)と共に窒素置換し、ピリジ
ン5mLを加え均一溶液とした。これにイミダゾール
(0.776g,11.39mmol)のピリジン溶液
(5mL)を加え、室温で12時間攪拌した。薄層クロ
マト(TLC)で原料の消失を確認後、ピリジンを減圧
で留去し、残留物を酢酸エチル(20mLx3)と水
(20mL)を用いて抽出した。得られた有機層を硫酸
マグネシウムで乾燥し、溶媒を除去した後、カラムクロ
マトグラフィー(シリカゲル、溶出溶媒 ヘキサン/酢
酸エチル=4:1)により目的の化合物(2)を白色固
体(1.661g,96.5%)として得た。 H NMR(400MHz,CDCl)δ: 0.04-0.14 (m,12H,CH3Six4), 0.88 (s,9H,t-BuSi), 0.93(s,9H,t-BuSi), 1.96 (m,1H,H-2β'), 2.28 (m,1H,
H-2α'), 3.74 (dd,J=11.2Hz,J=2.4Hz,1H,H-5'), 3.87 (dd,J=11.2Hz,J=2.4Hz,1H,H-5'), 3.97 (m,1H,H-4'), 4.38 (m,1H,H-3'), 6.25 (t,1H,H-
1'), 8.07 (s,1H,H-6), 8.09(br,1H,NH)
Example 1 Preparation of 5-cyanovinyldeoxyuridine (4) (1) Preparation of compound (2) 5-iodo-deoxyuridine (IDU) (1) was azeotroped with 5 mL of pyridine three times to give TBDMS- Cl (1.71
(7 g, 11.40 mmol) and replaced with nitrogen, and 5 mL of pyridine was added to obtain a homogeneous solution. A pyridine solution (5 mL) of imidazole (0.776 g, 11.39 mmol) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. After confirming the disappearance of the raw materials by thin layer chromatography (TLC), pyridine was distilled off under reduced pressure, and the residue was extracted with ethyl acetate (20 mL × 3) and water (20 mL). The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and after removing the solvent, the target compound (2) was subjected to column chromatography (silica gel, elution solvent hexane / ethyl acetate = 4: 1) to give a white solid (1.661 g, 96.5%). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ: 0.04-0.14 (m, 12H, CH3Six4), 0.88 (s, 9H, t-BuSi), 0.93 (s, 9H, t-BuSi), 1.96 (m, 1H, H-2β '), 2.28 (m, 1H,
H-2α '), 3.74 (dd, J = 11.2Hz, J = 2.4Hz, 1H, H-5'), 3.87 (dd, J = 11.2Hz, J = 2.4Hz, 1H, H-5 '), 3.97 (m, 1H, H-4 '), 4.38 (m, 1H, H-3'), 6.25 (t, 1H, H-
1 '), 8.07 (s, 1H, H-6), 8.09 (br, 1H, NH)

【0049】(2) 化合物(3)の製造 Pd(OAc)(0.019g,0.085mmo
l),PPh(0.045g,0.170mmol)
を窒素雰囲気下で、DMF(2.5mL)中に加えた
後、さらにNEt(0.93mL,6.672mmo
l)を加え、60℃の水浴中で攪拌した。溶液が濃赤色
になった後に、前記(1)で得た化合物(2)(0.4
98g,0.854mmol)、アクリルニトリル
(0.7mL,10.63mmol)をDMF溶液とし
て加え一晩攪拌した。減圧でDMFを除去した後、酢酸
エチル(15mLx3)、水(15mL)で抽出し、得
られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し再び溶媒を除
去した。残留物に対してカラムクロマトグラフィー(シ
リカゲル、溶出溶媒 ヘキサン/酢酸エチル=4:1)
により目的の化合物(3)を黄色固体(0.434g,
53.7%)として単離した。 H NMR(400MHz,CDCl)δ: 0.03-0.14 (m,12H,CH3Six4), 0.88 (s,9H,t-BuSi), 0.91 (s,9H,t-BuSi), 2.00 (m,1H,H-2'β), 2.39 (m,1
H,H-2'α), 3.76 (dd,1H,H-5'), 3.87 (dd,1H,H-5'), 4.00 (m,1H,H
-4'), 4.37 (m,1H,H-3'), 6.23 (t,1H,H-1'), 6.67 (dd,J=16.4Hz,1H,vinylic H-1''), 6.85 (dd,J=16.2Hz,1H,vinylic H-2''), 7.96 (s,1H,H-
6), 7.98 (br,1H,NH)
(2) Preparation of Compound (3) Pd (OAc) 2 (0.019 g, 0.085 mmol)
l), PPh 3 (0.045 g, 0.170 mmol)
Was added to DMF (2.5 mL) under a nitrogen atmosphere, and then NEt 3 (0.93 mL, 6.672 mmol) was added.
l) was added and the mixture was stirred in a water bath at 60 ° C. After the solution turned dark red, the compound (2) (0.4) obtained in the above (1) was obtained.
98 g, 0.854 mmol) and acrylonitrile (0.7 mL, 10.63 mmol) were added as a DMF solution and stirred overnight. After removing DMF under reduced pressure, the mixture was extracted with ethyl acetate (15 mL × 3) and water (15 mL), and the obtained organic layer was dried over magnesium sulfate and the solvent was removed again. Column chromatography on the residue (silica gel, elution solvent hexane / ethyl acetate = 4: 1)
To give the desired compound (3) as a yellow solid (0.434 g,
53.7%). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ: 0.03-0.14 (m, 12H, CH3Six4), 0.88 (s, 9H, t-BuSi), 0.91 (s, 9H, t-BuSi), 2.00 (m, 1H, H-2'β), 2.39 (m, 1
H, H-2'α), 3.76 (dd, 1H, H-5 '), 3.87 (dd, 1H, H-5'), 4.00 (m, 1H, H
-4 '), 4.37 (m, 1H, H-3'), 6.23 (t, 1H, H-1 '), 6.67 (dd, J = 16.4Hz, 1H, vinylic H-1''), 6.85 ( dd, J = 16.2Hz, 1H, vinylic H-2 ''), 7.96 (s, 1H, H-
6), 7.98 (br, 1H, NH)

【0050】(3) 化合物(4)の製造 前記の(2)で得られた化合物(3)(0.233g,
0.459mmol)にTBAF(in THF,1mm
ol/l)2.0mLを加え室温で45分攪拌した後、
溶媒を除去した。残留物に対してカラムクロマトグラフ
ィー(シリカゲル、溶出溶媒 5%MeOH in CH
Cl)により目的の化合物(4)を淡黄色固体(0.
128g,75%)として単離した。 H NMR(400MHz,DMSO−d)δ: 2.15 (m,2H,H-2'αβ), 3.57 (m,1H,H-5'), 3.65 (m,1
H,H-5'), 3.80 (m,1H,H-4'), 4.23 (m,1H,H-3'), 5.10 (t,1H,OH-
5'), 5.26 (d,1H,OH-3'), 6.08 (t,J=6.4Hz,1H,H-1'), 6.50 (dd,J=1.6Hz,J=14Hz,1H,vinylic H-1''), 7.22 (dd,J=1.6Hz,J=14Hz,1H,vinylic H-2''), 8.33
(s,1H,H-6), 11.72 (br,1H,NH)
(3) Production of Compound (4) The compound (3) obtained in the above (2) (0.233 g,
0.459 mmol) in TBAF (in THF, 1 mm
ol / l) 2.0 mL and stirred at room temperature for 45 minutes.
The solvent was removed. Column chromatography (silica gel, elution solvent 5% MeOH in CH)
Cl 3 ) to give the desired compound (4) as a pale yellow solid (0.
128 g, 75%). 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 2.15 (m, 2H, H-2′αβ), 3.57 (m, 1H, H-5 ′), 3.65 (m, 1
H, H-5 '), 3.80 (m, 1H, H-4'), 4.23 (m, 1H, H-3 '), 5.10 (t, 1H, OH-
5 '), 5.26 (d, 1H, OH-3'), 6.08 (t, J = 6.4Hz, 1H, H-1 '), 6.50 (dd, J = 1.6Hz, J = 14Hz, 1H, vinylic H -1 ''), 7.22 (dd, J = 1.6Hz, J = 14Hz, 1H, vinylic H-2 ''), 8.33
(s, 1H, H-6), 11.72 (br, 1H, NH)

【0051】実施例2 5−シアノビニルデオキシウリ
ジンを含有する核酸(7)の製造 (1) 化合物(5)の製造 前記した実施例1で得られた化合物(4)(0.096
g,0.344mmol)をピリジン2mLとの供沸操
作を3回行った後、DMTr−Cl(0.133g,
0.392mmol)、DMAP(0.025g,0.
203mmol)と共に窒素雰囲気下とした。ピリジン
(1mL)を加え攪拌し、均一溶液とした。さらにここ
へNEt(0.05mL,0.359mmol)を加
え室温で20時間攪拌した。減圧でピリジンを除去した
後、クロロホルム(10mLx3)と水(10mL)で
抽出し、得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶
媒を除去した。残留物に対しカラムクロマトグラフィー
(シリカゲル、溶出溶媒3%MeOH in CHCl
により目的の化合物(5)を黄色固体(0.096g,
47.9%)として得た。 H NMR(400MHz,CDCl)δ: 2.38 (m,1H,H-2'β), 2.49 (m,1H,H-2'α), 3.43 (dd,J=10.4Hz,J=2.4Hz,1H,H-5'), 3.52 (dd,J=2.4Hz,J=10.4Hz,1H,H-5'), 3.80 (s,6H,OCH
3x2), 4.11 (m,1H,H-4'), 4.68 (m,1H,H-3'), 6.50 (d,J=14Hz,1H,vinylic H-1''), 6.08 (t,J=6.4Hz,
1H,H-1'), 7.22 (d,J=14Hz,1H,vinylic H-2''), 6.84-6.87 (m,4H,H-β to OCH3x4), 7.20-7.33 (m,9H,p
henyl), 7.98 (br,1H,NH), 8.00 (s,1H,H-6)
Example 2 Preparation of nucleic acid (7) containing 5-cyanovinyldeoxyuridine (1) Preparation of compound (5) Compound (4) (0.096) obtained in Example 1 described above
g, 0.344 mmol) with 2 mL of pyridine three times, and then DMTr-Cl (0.133 g,
0.392 mmol), DMAP (0.025 g, 0.
203 mmol) together with a nitrogen atmosphere. Pyridine (1 mL) was added and stirred to obtain a homogeneous solution. NEt 3 (0.05 mL, 0.359 mmol) was further added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 20 hours. After removing pyridine under reduced pressure, extraction was performed with chloroform (10 mL × 3) and water (10 mL). The obtained organic layer was dried over sodium sulfate, and the solvent was removed. Column chromatography on the residue (silica gel, eluent 3% MeOH in CHCl 3 )
To give the desired compound (5) as a yellow solid (0.096 g,
47.9%). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ: 2.38 (m, 1H, H-2′β), 2.49 (m, 1H, H-2′α), 3.43 (dd, J = 10.4 Hz, J = 2.4 Hz) , 1H, H-5 '), 3.52 (dd, J = 2.4Hz, J = 10.4Hz, 1H, H-5'), 3.80 (s, 6H, OCH
3x2), 4.11 (m, 1H, H-4 '), 4.68 (m, 1H, H-3'), 6.50 (d, J = 14Hz, 1H, vinylic H-1 ''), 6.08 (t, J = 6.4Hz,
1H, H-1 '), 7.22 (d, J = 14Hz, 1H, vinylic H-2''), 6.84-6.87 (m, 4H, H-β to OCH3x4), 7.20-7.33 (m, 9H, p
henyl), 7.98 (br, 1H, NH), 8.00 (s, 1H, H-6)

【0052】(2) 化合物(7)の製造 前記の(1)で得られた化合物(5)をアセトニトリル
を用いてゴムシールドボトルへ移した後、減圧し溶媒を
除去し、アルゴン雰囲気下とした。アセトニトリル(1
mL)を加え固体を溶解させた後、アミダイト化剤(5
0uL)、テトラゾール(0.5M,360uL)を順
に加え90分攪拌した。あらかじめNaHCO水溶液
で洗浄した酢酸エチルと、飽和NaHCO水溶液を用
いて抽出操作を行い、得られた有機層を硫酸ナトリウム
で乾燥し溶媒を除去した。得られた固体をアセトニトリ
ルを用いてゴムシールドボトルへ移し、減圧し溶媒を除
去した。さらにアセトニトリルとの供沸操作を2回行っ
た。これ以上の精製はせず、このままDNA合成機へ取
り付けオリゴマー合成を行った。DNA合成機を用いて
オリゴマー(5’−CNUGC GTG)を合成し、H
PLCを用いて精製を行った。 Massスペクトル:計算値 C61742336 1859.3354 実測値 1859.4003
(2) Production of Compound (7) The compound (5) obtained in the above (1) was transferred to a rubber shield bottle using acetonitrile, the pressure was reduced, and the solvent was removed. . Acetonitrile (1
mL) to dissolve the solid, and then amiditizing agent (5
0uL) and tetrazole (0.5M, 360uL) were added in that order and stirred for 90 minutes. An extraction operation was performed using ethyl acetate previously washed with an aqueous NaHCO 3 solution and a saturated aqueous NaHCO 3 solution, and the obtained organic layer was dried over sodium sulfate to remove the solvent. The obtained solid was transferred to a rubber shield bottle using acetonitrile, and the pressure was reduced to remove the solvent. Further, a boiling operation with acetonitrile was performed twice. No further purification was carried out, and the product was directly attached to a DNA synthesizer to perform oligomer synthesis. Oligomers (5'- CN UGC GTG) were synthesized using a DNA synthesizer,
Purification was performed using PLC. Mass spectrum: calculated value C 61 H 74 N 23 O 36 P 5 1859.3354 found value 1859.4003

【0053】前記した実施例2と同様の方法により、次
の反応式に示される化合物(9)〜化合物(11)を製
造した。以下の説明においては、この反応式に示される
化合物番号を使用する。
Compounds (9) to (11) represented by the following reaction formulas were produced in the same manner as in Example 2 described above. In the following description, the compound numbers shown in this reaction formula will be used.

【0054】[0054]

【化10】 Embedded image

【0055】実施例3 化合物(9)の製造 DNA自動合成機に市販のアミダイト(7)を装着しフ
ォスフォロアミダイト法によりDNAを合成した。固相
担体よりアンモニア処理を65℃、4時間の条件で行う
ことでDNAを切り出しかつ脱保護を行った。アンモニ
ア留去後、HPLCにより精製を行い、目的のDNA
(5’−VCUGCGTG−3’)を得た。
Example 3 Production of Compound (9) A commercially available amidite (7) was attached to an automatic DNA synthesizer, and DNA was synthesized by the phosphoramidite method. The DNA was cut out and deprotected by performing ammonia treatment from the solid support at 65 ° C. for 4 hours. After distilling off ammonia, purify by HPLC,
(5′- VC UGCGTG-3 ′) was obtained.

【0056】実施例4 化合物(10)の製造 DNA自動合成機に市販のアミダイト(7)を装着し、
緩和条件で脱保護可能なアミダイトを用いて、フォスフ
ォロアミダイト法によりDNAを合成した。固相担体よ
りアンモニア処理を37℃、1時間の条件で行うことで
DNAを切り出しかつ脱保護を行った。アンモニア留去
後、HPLCにより精製を行い、目的のDNA(5’−
VMUGCGTG−3’)を得た。
Example 4 Production of Compound (10) A commercially available amidite (7) was attached to an automatic DNA synthesizer.
DNA was synthesized by the phosphoramidite method using an amidite that can be deprotected under mild conditions. The DNA was cut out and deprotected by performing ammonia treatment from the solid support at 37 ° C. for 1 hour. After the ammonia was distilled off, purification was performed by HPLC, and the target DNA (5′-
VM UGCGTG-3 ′) was obtained.

【0057】実施例5 化合物(11)の製造 DNA自動合成機に市販のアミダイト(7)を装着し、
フォスフォロアミダイト法によりDNAを合成した。固
相担体より2Nのトリメリレンジアミンのメタノール溶
液で密封条件下65℃、4時間加熱することで、DNA
を修飾、切り出しそして脱保護を行った。1N酢酸で中
和後、メタノール及び水を留去し、HPLCにより精製
を行い、目的のDNA(5’−VAUGCGTG−
3’)を得た。
Example 5 Production of Compound (11) A commercially available amidite (7) was attached to an automatic DNA synthesizer.
DNA was synthesized by the phosphoramidite method. By heating at 65 ° C for 4 hours in a sealed condition with a 2N methanol solution of trimellidiamine from the solid support, DNA
Was modified, excised and deprotected. After neutralization with 1N acetic acid, methanol and water were distilled off, purification was performed by HPLC, and the target DNA (5′- VA UGCGTG-
3 ′) was obtained.

【0058】実施例6 PNA−DNAキメラ複合体の
製造 20μMのペプチド核酸N−TGTGCC−C(PNA
A)及び、20μMの5’−CVUGCGTG−3’
(ODN B)を、20μMの鋳型DNA 5’−CA
CGCAGGCACA−3’(ODN C)の存在下、
0℃で366nmの光照射を6時間行い、目的のDNA
−PNAハイブリッドを90%の収率で得た。HPLC
によって単離したDNA−PNAハイブリッドの分子量
を測定することで同定を行った。結果を図1及び図2に
示す。 MALDI−TOF MASS :計算値 3512.96 実測値 3512.24
Example 6 Preparation of PNA-DNA Chimera Complex 20 μM peptide nucleic acid N-TGTGCC-C (PNA
A) and 20 μM of 5′- CV UGCGTG-3 ′
(ODN B) was replaced with 20 μM of template DNA 5′-CA.
In the presence of CGCAGGCACA-3 '(ODNC),
Light irradiation at 366 nm for 6 hours at 0 ° C.
-The PNA hybrid was obtained in 90% yield. HPLC
Identification was performed by measuring the molecular weight of the DNA-PNA hybrid isolated by the above method. The results are shown in FIGS. MALDI-TOF MASS: Calculated value 3512.96 Actual value 3512.24

【0059】実施例7 DNAカテナンの製造 環状DNAの環中をくぐる環状DNA(DNAカテナ
ン)を次に示す反応式にしたがって製造した。
Example 7 Production of DNA Catenane A circular DNA (DNA catenane) passing through the circular DNA was produced according to the following reaction formula.

【0060】[0060]

【化11】 Embedded image

【0061】90μMのプラスミドM13mp18ss
DNA及び、末端を32Pでラベルされた30μMの
5’−CGTGCAGCT−T40−GGAAACC
TGT(ODN F)を、0℃で366nmの光照射を
3時間行った。光反応後、5%のポリアクリルアミドゲ
ル(PAGE)を用いて電気泳動解析を行い、フォトパ
ドロックされた目的のDNAカテナンを30%の収率で
得ていることを確認した。また、この混合物にさらに3
02nmの光照射を30分行うことで定量的にDNAカ
テナンが開裂していることをPAGEにより確認した。
結果を図9に示す。366nmの光照射により、DNA
カテナンのスポットが観察されるが、302nmの光を
照射することによりこのスポットが消失することが確認
された。
90 μM plasmid M13mp18ss
DNA and 30 μM 5′- V CGTGGCAGCT-T 40 -GGAAACC labeled with 32 P at the end
TGT (ODNF) was irradiated with light of 366 nm at 0 ° C. for 3 hours. After the photoreaction, an electrophoresis analysis was performed using a 5% polyacrylamide gel (PAGE), and it was confirmed that the target photocatlocked DNA catenane was obtained in a yield of 30%. In addition, 3 more
It was confirmed by PAGE that DNA catenane was cleaved quantitatively by irradiating light of 02 nm for 30 minutes.
FIG. 9 shows the results. By irradiating 366 nm light, DNA
A catenane spot was observed, but it was confirmed that the spot disappeared when irradiated with light of 302 nm.

【0062】実施例8 2本鎖DNAをテンプレートと
する環化法 次に示す反応式にしたがって2本鎖DNAをテンプレー
トとする環化を行った。
Example 8 Cyclization Using Double-Stranded DNA as Template Cyclization was performed using double-stranded DNA as a template according to the following reaction formula.

【0063】[0063]

【化12】 Embedded image

【0064】なお、反応式中のSはポリエチレングリコ
ールスペーサーを示している。20μMの5’−CV
TTCCCCTCTTSSSSSSSSCCTCTTC
−3’(ODN J)(Sはポリエチレングリコールス
ペーサー)に対して、20μMの GTACTGAAT
TCGGAGAAGAAAGGGGAGAATTCTA
CTC−3’(ODN K)及び、20μMの5’−G
AGTAGAATTCTCCCCTTTCTTCTCC
GAATTCAGTAC−3’(ODNL)の存在下
に、366nmの光照射を1時間行い、目的の環化した
DNAを97%の収率で得た。PAGE解析によって同
定を行った。また302nm光照射を30分行うことで
原料ODN Jの回復を確認した。結果を図3に示す。
Note that S in the reaction formula represents a polyethylene glycol spacer. 20 μM 5′- CV U
TTCCCCTCTTSSSSSSSSCCTCTTC
20 μM GTACTGAAT against -3 ′ (ODN J) (S is a polyethylene glycol spacer)
TCGGAGAAGAAAGGGGAGAATTCTA
CTC-3 ′ (ODNK) and 20 μM 5′-G
AGTAGAATTCTCCCCCTTTCTTCTCC
Light irradiation at 366 nm was performed for 1 hour in the presence of GAATTCAGTAC-3 ′ (ODNL) to obtain the desired cyclized DNA in a 97% yield. Identification was performed by PAGE analysis. In addition, recovery of the raw material ODNJ was confirmed by irradiation with light at 302 nm for 30 minutes. The results are shown in FIG.

【0065】実施例9 枝分かれ構造の調製 20μMの5’−TGTGCAAAAAA−3’(OD
N G)及び、20μMの5’−CVUGCGTG−
3’(ODN H)を、20μMの鋳型DNA5’−C
ACGCAGGCACA−3’(ODN I)の存在下
に、366nmの光照射を0℃で1時間行い、目的の枝
分かれ構造を有するDNAを98%の収率で得た。HP
LCによって単離した枝分かれDNAを測定することで
同定を行った。HPLCの結果を図5に示す。 MALDI−TOF MASS: 計算値 5249.90 実測値 5250.12
Example 9 Preparation of Branched Structure 20 μM of 5′-TGTGCAAAAAAA-3 ′ (OD
NG) and 20 μM of 5′- CV UGCGTG-
3 ′ (ODN H) was replaced with 20 μM of template DNA 5′-C
Light irradiation at 366 nm was performed at 0 ° C. for 1 hour in the presence of ACGCAGGCACA-3 ′ (ODN I) to obtain a target DNA having a branched structure in a yield of 98%. HP
Identification was performed by measuring branched DNA isolated by LC. The results of HPLC are shown in FIG. MALDI-TOF MASS: Calculated 5249.90 Found 5250.12

【0066】実施例10 シトシンのウラシルへの変換 図6に示す反応経路にしたがってシトシンからウラシル
への変換を行った。20μMの5’−TGTGCAAA
AAA−3’(ODN G)及び、20μMの5’−
CVUGCGTG−3’(ODN H)を、20μMの
鋳型DNA5’−CACGCAGGCACA−3’(O
DN I)の存在下に、366nmの光照射を0℃、1
時間行い、枝分かれ構造を有するDNAを98%の収率
で得た。収率はHPLCによって算出した。次に90℃
で加熱を1時間行い、その後302nmの光照射を30
分行ったところシトシンからウラシルへ変換されたDN
A(ODN M)を60%の収率で得ることができた。
変換されたDNAの同定は酵素分解によって行った。結
果を図7及び8に示す。
Example 10 Conversion of cytosine to uracil Cytosine was converted to uracil according to the reaction route shown in FIG. 20 μM 5′-TGTGCAAA
AAA-3 ′ (ODNG) and 20 μM 5′-
CV UGCGTG-3 ′ (ODN H) was replaced with 20 μM of template DNA 5′-CACGCAGGCACA-3 ′ (O
In the presence of DN I), light irradiation at 366 nm was performed at 0 ° C., 1
After a long time, DNA having a branched structure was obtained in a yield of 98%. The yield was calculated by HPLC. Then 90 ° C
Heating for 1 hour, and then irradiate with 302 nm light for 30 hours.
Minutes, DN converted from cytosine to uracil
A (ODN M) could be obtained with a yield of 60%.
Identification of the converted DNA was performed by enzymatic digestion. The results are shown in FIGS.

【0067】実施例11 固相担体に固定化されたDN
Aの合成 次式で表される固相担体(Oligo Affinity Support)
Example 11 DN immobilized on a solid support
Synthesis of A Solid support (Oligo Affinity Support) represented by the following formula

【0068】[0068]

【化13】 Embedded image

【0069】25mgを用い、DNA自動合成機により
1μmolスケールで固相担体とDNAの間にリンカー
として、ヘキサエチレングリコールを1分子挿入した配
列を合成した。得られたDNAはアンモニア水中、65
℃で4時間加熱することによって脱保護を行った。
Using 25 mg, an automatic DNA synthesizer was used to synthesize a sequence in which 1 molecule of hexaethylene glycol was inserted as a linker between a solid support and DNA on a 1 μmol scale. The obtained DNA was dissolved in aqueous ammonia in 65
Deprotection was achieved by heating at 4 ° C. for 4 hours.

【0070】実施例12 光連結・切断を用いたオリゴ
マーの配列選択的検出 (1) Run0 1.5mlエッペンドルフチューブにオリゴデオキシヌ
クレオチド(ODN)B0(5’−CVUCCAATT
CG−3’)が固定された固相担体を1mgとり、塩化
ナトリウム1mM、カコジル酸ナトリウム緩衝溶液(p
H=7.0)50mM、鋳型DNA C0(5’−CG
AATTGGAAGTTGAAGC−3’)120μ
M、天然ODN A0〜A3(A0:5’−TTGCT
TCAACT−3’、A1:5’−GCTTTCTCT
−3’、A2:5’−GCTTGAAGT−3’、A
3:5’−TGCTTAGGAT−3’)が各100μ
Mの濃度で溶液の全量が5μlになるよう調整した。チ
ューブを0℃で15分放置した後、トランスイルミネー
ターで366nmの光を30分照射し、純水1mlを加
え、65℃で加熱してから攪拌、遠心沈降させ、液のみ
を除去する操作を5回繰り返し、残った少量の水はスピ
ードバックにより除去した。次に純水5μlを加えて室
温中でトランスイルミネーターにより302nmの光を
30分照射し、液を1μl取ってTHAPをマトリック
スとしてMALDI−TOF MSによる測定を行っ
た。結果を図11に示す。以上の操作によりA0の核酸
のみを選択的に検出することができた。
Example 12 Sequence-Selective Detection of Oligomers Using Photoligation / Cleavage (1) Run0 Oligodeoxynucleotide (ODN) B0 (5′- CV UCCAATT) was placed in a 1.5 ml Eppendorf tube.
CG-3 ′) was immobilized on 1 mg of the solid support, and 1 mM sodium chloride and sodium cacodylate buffer solution (p
H = 7.0) 50 mM, template DNA C0 (5′-CG)
AATTGGAAGTTGAAGC-3 ') 120 µ
M, natural ODN A0 to A3 (A0: 5'-TTGCT
TCAACT-3 ', A1: 5'-GCTTTCTCT
-3 ', A2: 5'-GCTTGAAGT-3', A
3: 5′-TGCTTAGGAT-3 ′) is 100 μm each
At a concentration of M, the total volume of the solution was adjusted to 5 μl. After leaving the tube at 0 ° C. for 15 minutes, irradiate it with 366 nm light for 30 minutes using a transilluminator, add 1 ml of pure water, heat at 65 ° C., stir, centrifuge, and remove only the liquid. The process was repeated five times, and a small amount of remaining water was removed by a speed bag. Next, 5 μl of pure water was added thereto, and irradiated with light of 302 nm by a transilluminator for 30 minutes at room temperature. 1 μl of the liquid was taken out and measured by MALDI-TOF MS using THAP as a matrix. The results are shown in FIG. By the above operation, only the nucleic acid of A0 could be selectively detected.

【0071】(2) Run1 前記(1)に記載したRUN0の場合の、固定化された
オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)B0に代えて固
定化されたオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)B1
(5’−CVUAGAGTTCG−3’)を用い、鋳型
DNA C0に代えてC1(5’−CGAACTCTA
AGAGAAAGC−3’)を用いたほかは、前記
(1)のRUN0の場合と同様に処理した。結果を図1
1に示す。以上の操作によりA1の核酸のみを選択的に
検出することができた。
(2) Run1 Immobilized oligodeoxynucleotide (ODN) B1 in place of immobilized oligodeoxynucleotide (ODN) B0 in the case of RUN0 described in (1) above
(5′- CV UAGAGTTCG-3 ′) and C1 (5′-CGAACTCTA) instead of template DNA C0
AGAGAAAGC-3 ′) was used, except that RUN0 in the above (1) was used. Figure 1 shows the results
It is shown in FIG. By the above operation, only the nucleic acid of A1 could be selectively detected.

【0072】(3) Run2 前記(1)に記載したRUN0の場合の、固定化された
オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)B0に代えて固
定化されたオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)B2
(5’−CVUGCATTTCG−3’)を用い、鋳型
DNA C0に代えてC2(5’−CGAATTGCA
ACTTCAAGC−3’)を用いたほかは、前記
(1)のRUN0の場合と同様に処理した。結果を図1
1に示す。以上の操作によりA2の核酸のみを選択的に
検出することができた。
(3) Run2 In the case of RUN0 described in the above (1), the immobilized oligodeoxynucleotide (ODN) B2 is used instead of the immobilized oligodeoxynucleotide (ODN) B0
(5′- CV UGCATTTCG-3 ′) and C2 (5′-CGAATTGCA) instead of template DNA C0
Except that ACTTCAAGC-3 ′) was used, the treatment was performed in the same manner as in the case of RUN0 in the above (1). Figure 1 shows the results
It is shown in FIG. By the above operation, only the nucleic acid of A2 could be selectively detected.

【0073】(4) Run3 前記(1)に記載したRUN0の場合の、固定化された
オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)B0に代えて固
定化されたオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)B3
(5’−CVUATGCTTCG−3’)を用い、鋳型
DNA C0に代えてC3(5’−CGAAGCATA
ATCCTAAGC−3’)を用いたほかは、前記
(1)のRUN0の場合と同様に処理した。結果を図1
1に示す。以上の操作によりA3の核酸のみを選択的に
検出することができた。
(4) Run3 Immobilized oligodeoxynucleotide (ODN) B3 in place of immobilized oligodeoxynucleotide (ODN) B0 in the case of RUN0 described in (1) above
(5′- CV UAGCTTCG-3 ′) and C3 (5′-CGAAGCATA) in place of template DNA C0
Except that ATCCTAAGC-3 ′) was used, the treatment was the same as in the case of RUN0 in (1) above. Figure 1 shows the results
It is shown in FIG. By the above operation, only the nucleic acid of A3 could be selectively detected.

【0074】結果を図11に示す。図11の最上段は、
光を照射する前のものであり、各ピークは左からA1、
A2、A3、A0のそれぞれの核酸のものである。図1
1の上から2段目はラン0(RUN0)のものであり、
A0の核酸のみのピークが観察され、A0の核酸のみが
選択されたことを確認することができる。図11の上か
ら3段目はラン1(RUN1)のものであり、A1の核
酸のみのピークが観察され、A1の核酸のみが選択され
たことを確認することができる。図11の上から4段目
はラン2(RUN2)のものであり、A2の核酸のみの
ピークが観察され、A2の核酸のみが選択されたことを
確認することができる。図11の上から5段目(一番
下)はラン3(RUN3)のものであり、A3の核酸の
みのピークが観察され、A3の核酸のみが選択されたこ
とを確認することができる。 MALDI−TOF MS 核酸A0 (M−H) 計算値 3281.2 実測値 3281.58 核酸A1 (M−H) 計算値 2654.8 実測値 2654.67 核酸A2 (M−H) 計算値 2752.8 実測値 2752.65
FIG. 11 shows the results. The top row of FIG.
Before light irradiation, each peak is A1,
A2, A3 and A0. FIG.
The second row from the top of 1 is for run 0 (RUN0),
A peak of only the nucleic acid of A0 was observed, and it can be confirmed that only the nucleic acid of A0 was selected. The third row from the top in FIG. 11 is for run 1 (RUN1), and a peak of only the nucleic acid of A1 is observed, confirming that only the nucleic acid of A1 has been selected. The fourth row from the top in FIG. 11 is for run 2 (RUN2), and a peak of only the nucleic acid of A2 is observed, confirming that only the nucleic acid of A2 has been selected. The fifth row (bottom) from the top in FIG. 11 is for run 3 (RUN3), and a peak of only the nucleic acid of A3 is observed, confirming that only the nucleic acid of A3 has been selected. MALDI-TOF MS Nucleic acid A0 (M-H) Calculated 3281.2 Actual 3281.58 Nucleic acid A1 (M-H) Calculated 2654.8 Actual 265.67 Nucleic acid A2 (M-H) Calculated 2752.8 Obtained 275.65

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明は、短時間で効率よく核酸類を可
逆的に連結できる新規な核酸類を提供する。本発明の核
酸類を用いることにより、狙った位置で核酸同士を光連
結したり、キャップ構造や枝分かれ構造を光を用いて簡
便にしかも効率良く構築することができる。核酸を本発
明の方法により光キャップ化することにより、分解酵素
への耐性を付与することができる。また、光を用いてユ
ニークな構造を持つ核酸を合成するため、環境にもやさ
しい方法である。また、本発明の方法を用いれば対象遺
伝子上の任意のシトシンをウラシルへと変異させること
ができる。これをウラシルDNAグリコシラーゼ処理を
行うことで任意の位置で特異的に切断することができ
る。このような変換はDNAのみならず、mRNA上の
シトシンをウラシルへ特異的に変換し、mRNAの遺伝
情報を特異的に変更することができる。さらに、本発明
の方法により2本鎖DNAの特定の位置を、可逆的に不
活性化することができ、遺伝子治療やミスマッチ検出等
の遺伝子診断に応用することができる。また、本発明の
固相上に固定化された光連結性核酸は、鋳型DNAによ
って目的の核酸のみを固相担体上に光連結させることが
可能である。即ち、通常のアフィニティークロマトと違
い、目的の核酸のみを共有結合により固相上への固定化
が可能である。従って目的核酸の効率よい精製・分離が
可能になる。また、違う波長の光照射によって目的核酸
を回収することも可能である。このように高効率的な遺
伝子の選別、回収が光制御可能であるため、a)目的D
NA、RNA、蛋白の精製、b)遺伝子診断・遺伝子治
療等、c)機能性核酸の選別等への利用のみならず、
d)DNA−コンピューティング、e)核酸の固相担体
への共有結合による固定化、f)核酸の固相担体上での
化学修飾等への利用も期待される。
The present invention provides a novel nucleic acid capable of reversibly linking nucleic acids in a short time and efficiently. By using the nucleic acids of the present invention, nucleic acids can be optically linked to each other at a target position, and a cap structure or a branched structure can be easily and efficiently constructed using light. By subjecting a nucleic acid to photo-capping by the method of the present invention, resistance to a degrading enzyme can be imparted. In addition, since light is used to synthesize a nucleic acid having a unique structure, the method is environmentally friendly. Further, by using the method of the present invention, any cytosine on the target gene can be mutated to uracil. This can be specifically cleaved at any position by performing uracil DNA glycosylase treatment. Such a conversion specifically converts cytosine on mRNA as well as DNA to uracil, and can specifically change genetic information of mRNA. Furthermore, the specific position of the double-stranded DNA can be reversibly inactivated by the method of the present invention, and the method can be applied to gene diagnosis such as gene therapy and mismatch detection. In addition, the photoligating nucleic acid immobilized on the solid phase of the present invention allows only the target nucleic acid to be photolinked to the solid phase carrier by using a template DNA. That is, unlike ordinary affinity chromatography, only the target nucleic acid can be immobilized on a solid phase by covalent bonding. Therefore, efficient purification / separation of the target nucleic acid becomes possible. It is also possible to recover the target nucleic acid by irradiating light of different wavelengths. Since such highly efficient gene selection and recovery can be controlled by light, a) Objective D
NA, RNA, protein purification, b) gene diagnosis, gene therapy, etc., c) selection of functional nucleic acids, etc.
It is also expected to be used for d) DNA-computing, e) immobilization of nucleic acid to a solid support by covalent bond, and f) chemical modification of nucleic acid on solid support.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の方法によりPNA−DNAキ
メラ複合体を製造した結果を示す図面に代わる写真であ
る。
FIG. 1 is a photograph instead of a drawing showing the result of producing a PNA-DNA chimera complex by the method of the present invention.

【図2】図2は、本発明の方法により、PNA−DNA
複合体を製造した結果を示すHPLCのチャートであ
る。
FIG. 2 shows that PNA-DNA is prepared by the method of the present invention.
5 is an HPLC chart showing the result of producing a complex.

【図3】図3は、本発明の方法により、2本鎖DNAを
不活性化した結果を示す図面に代わる写真である。
FIG. 3 is a photograph instead of a drawing showing the result of inactivating double-stranded DNA by the method of the present invention.

【図4】図4は、本発明の核酸に枝分かれ構造を導入す
る方法を例示したものである。
FIG. 4 illustrates a method for introducing a branched structure into a nucleic acid of the present invention.

【図5】図5は、本発明の方法により、枝分かれ構造を
有する核酸を製造した結果を示すHPLCのチャートで
ある。
FIG. 5 is an HPLC chart showing the result of producing a nucleic acid having a branched structure by the method of the present invention.

【図6】図6は、本発明のシトシンをウラシルに変換す
る方法を例示したものである。
FIG. 6 illustrates a method for converting cytosine to uracil of the present invention.

【図7】図7は、本発明のシトシンをウラシルに変換す
る方法による結果を示したHPLCのチャートである。
FIG. 7 is an HPLC chart showing the results of the method for converting cytosine to uracil of the present invention.

【図8】図8は、本発明のシトシンをウラシルに変換す
る方法により製造されたウラシルを含有する核酸を酵素
処理した結果を示すHPLCのチャートである。
FIG. 8 is a HPLC chart showing the results of enzymatic treatment of uracil-containing nucleic acids produced by the method of the present invention for converting cytosine to uracil.

【図9】図9は、本発明の方法により製造されたDNA
カテナンの製造結果を示した図面に代わる写真である。
FIG. 9 shows DNA produced by the method of the present invention.
It is a photograph in place of a drawing showing the production result of catenane.

【図10】図10は、本発明の固定化された核酸類を用
いて核酸混合物中から、目的の核酸のみを特異的に選択
する方法を模式図として示したものである。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a method for specifically selecting only a target nucleic acid from a nucleic acid mixture using the immobilized nucleic acids of the present invention.

【図11】図11は、本発明の固定化された核酸類を用
いて核酸混合物中から、目的の核酸のみを特異的に選択
する方法の結果を示すMALDI−TOF MSのチャ
ートである。図11の最上段は、光を照射する前のもの
であり、各ピークは左からSA1、A2、A3、A0の
それぞれの核酸のものである。図11の上から2段目は
実施例12のラン0のものであり、3段目はラン1のも
のであり、4段目はラン2のものであり、5段目(一番
下)はラン3のものである。
FIG. 11 is a MALDI-TOF MS chart showing the results of a method for specifically selecting only a target nucleic acid from a nucleic acid mixture using immobilized nucleic acids according to the present invention. The uppermost row in FIG. 11 is before irradiation with light, and each peak is for each of the nucleic acids SA1, A2, A3, and A0 from the left. The second row from the top in FIG. 11 is for Run 0 of Example 12, the third row is for Run 1, the fourth row is for Run 2, and the fifth row (bottom). Is for Run 3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳野 英明 京都府京都市左京区田中里ノ内町74 クロ ーネ・マキ401号室 Fターム(参考) 4B063 QA01 QA13 QQ42 QQ52 QR38 QR63 QR82 QS36 QS39 QX10 4B064 AF27 CB30 DA13 4C057 AA18 LL10 LL14 LL21 MM02 MM04 MM05 MM09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Hideaki Yoshino 74 Kurone Maki 401 F-term (Reference) 4B063 QA01 QA13 QQ42 QQ52 QR38 QR63 QR82 QS36 QS39 QX10 4B064 AF27 CB30 DA13 4C057 AA18 LL10 LL14 LL21 MM02 MM04 MM05 MM09

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 塩基部分として次式、 【化1】 (式中、ZはO又はNHを示し、X及びYの少なくとも
一方は電子吸引性基を示し、X及びYの残りの基は水素
原子を示す。)で表される基を有する核酸類。
1. A base moiety represented by the following formula: (Wherein, Z represents O or NH, at least one of X and Y represents an electron-withdrawing group, and the remaining groups of X and Y represent hydrogen atoms).
【請求項2】 電子吸引性基が、カルボキシル基、低級
アルコキシカルボニル基、置換アミド基又はシアノ基で
ある請求項1に記載の核酸類。
2. The nucleic acids according to claim 1, wherein the electron-withdrawing group is a carboxyl group, a lower alkoxycarbonyl group, a substituted amide group or a cyano group.
【請求項3】 ZがOで、Xが水素原子で、Yがカルボ
キシル基、低級アルコキシカルボニル基、置換アミド基
又はシアノ基である請求項1又は2に記載の核酸類。
3. The nucleic acids according to claim 1, wherein Z is O, X is a hydrogen atom, and Y is a carboxyl group, a lower alkoxycarbonyl group, a substituted amide group or a cyano group.
【請求項4】 核酸がモノヌクレオチドである請求項請
求項1〜3のいずれかに記載の核酸類。
4. The nucleic acids according to claim 1, wherein the nucleic acids are mononucleotides.
【請求項5】 核酸が、オリゴヌクレオチドである請求
項1〜3のいずれかに記載の核酸類。
5. The nucleic acids according to claim 1, wherein the nucleic acids are oligonucleotides.
【請求項6】 核酸類がDNA又はRNAである請求項
5に記載の核酸類。
6. The nucleic acid according to claim 5, wherein the nucleic acid is DNA or RNA.
【請求項7】 核酸類がPNAである請求項1〜3のい
ずれかに記載の核酸類。
7. The nucleic acid according to claim 1, wherein the nucleic acid is PNA.
【請求項8】 固相担体に固定化されてなる請求項1〜
7のいずれかに記載の固定化された核酸類。
8. The method according to claim 1, which is immobilized on a solid support.
8. The immobilized nucleic acids according to any one of 7.
【請求項9】 固相担体が、多孔質ガラスビーズ(CP
G)、ポリスチレン(PS)、又は金である請求項8に
記載の核酸類。
9. The method according to claim 9, wherein the solid phase carrier is a porous glass bead (CP).
The nucleic acid according to claim 8, which is G), polystyrene (PS), or gold.
【請求項10】 固相担体と核酸類との間に両者の距離
を保つためのリンカー部分を有する請求項7又は8に記
載の核酸類。
10. The nucleic acids according to claim 7, further comprising a linker between the solid phase carrier and the nucleic acids for keeping a distance between the two.
【請求項11】 リンカー部分が、核酸又はその誘導体
からなるものである請求項10に記載の核酸類。
11. The nucleic acids according to claim 10, wherein the linker moiety comprises a nucleic acid or a derivative thereof.
【請求項12】 リンカー部分が、ポリエチレングリコ
ールからなるものである請求項10に記載の核酸類。
12. The nucleic acids according to claim 10, wherein the linker moiety comprises polyethylene glycol.
【請求項13】 請求項1〜12のいずれかに記載の核
酸類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基を有する核酸
類に光を照射して、核酸類を可逆的に光連結又は開裂さ
せる方法。
13. A nucleic acid according to any one of claims 1 to 12 and a nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond are irradiated with light to reversibly photoligate or cleave the nucleic acid. How to let.
【請求項14】 炭素−炭素二重結合を有する塩基が、
シトシン、チミン又はウラシルである請求項13に記載
の方法。
14. A base having a carbon-carbon double bond,
14. The method according to claim 13, which is cytosine, thymine or uracil.
【請求項15】 炭素−炭素二重結合を有する塩基を有
する核酸類が、DNA又はRNAである請求項13又は
14に記載の方法。
15. The method according to claim 13, wherein the nucleic acids having a base having a carbon-carbon double bond are DNA or RNA.
【請求項16】 炭素−炭素二重結合を有する塩基を有
する核酸類が、PNAである請求項13又は14に記載
の方法。
16. The method according to claim 13, wherein the nucleic acids having a base having a carbon-carbon double bond are PNA.
【請求項17】 請求項1〜12のいずれかに記載の核
酸類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基を有する核酸
類が、同じ核酸類である請求項13〜16のいずれかに
記載の方法。
17. The nucleic acid according to any one of claims 13 to 16, wherein the nucleic acid according to any one of claims 1 to 12 and the nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond are the same nucleic acid. the method of.
【請求項18】 光が紫外線である請求項13〜17の
いずれかに記載の方法。
18. The method according to claim 13, wherein the light is ultraviolet light.
【請求項19】 開裂させるときの波長が、連結させる
ときの波長よりも短波長の光である請求項13〜18の
いずれかに記載の方法。
19. The method according to claim 13, wherein the wavelength at the time of cleavage is light having a shorter wavelength than the wavelength at the time of coupling.
【請求項20】 連結させるときの波長が366nm
で、開裂させるときの波長が302nmである請求項1
9に記載の方法。
20. A wavelength for coupling is 366 nm.
The wavelength at the time of cleavage is 302 nm.
10. The method according to 9.
【請求項21】 核酸類がテンプレートに固定化されて
いる請求項13〜20のいずれかに記載の方法。
21. The method according to claim 13, wherein the nucleic acids are immobilized on a template.
【請求項22】 テンプレートが二本鎖DNAである請
求項21に記載の方法。
22. The method according to claim 21, wherein the template is double-stranded DNA.
【請求項23】 請求項1〜12のいずれかに記載の核
酸類と、塩基としてシトシンを有する核酸類に光を照射
して塩基同士を連結させ、酸素又は水などの酸素含有物
の存在下にシトシンのアミノ基を分解して、次いでより
短波長の光を照射して前記塩基同士の連結を開裂させる
ことからなるシトシンを選択的にウラシルに変換する方
法。
23. A nucleic acid according to any one of claims 1 to 12 and a nucleic acid having cytosine as a base are irradiated with light to link the bases to each other, in the presence of an oxygen-containing substance such as oxygen or water. A method of selectively converting cytosine to uracil, which comprises decomposing an amino group of cytosine and then irradiating a shorter wavelength light to cleave the linkage between the bases.
【請求項24】 シトシンを有する核酸類が、DNAま
たはRNAである請求項23に記載の方法。
24. The method according to claim 23, wherein the nucleic acids having cytosine are DNA or RNA.
【請求項25】 DNAの特定の塩基を対象として、請
求項1〜12に記載の核酸類の5’末端及び3’末端
が、前記DNAの特定の塩基の周辺の塩基配列と相補的
な塩基配列を有する請求項1〜12に記載の核酸類を配
置して、これに光を照射してなる前記DNAの不活性化
方法。
25. A base whose 5 ′ end and 3 ′ end of the nucleic acids according to claim 1 are complementary to a base sequence around the specific base of the DNA, for a specific base of DNA. 13. The method for inactivating DNA, comprising arranging the nucleic acids according to claim 1 having a sequence and irradiating the nucleic acids with light.
【請求項26】 DNAが2本鎖DNAである請求項2
5に記載の方法。
26. The DNA according to claim 2, wherein the DNA is double-stranded DNA.
5. The method according to 5.
【請求項27】 請求項1〜12に記載の核酸類からな
るDNA不活性化剤。
27. A DNA inactivating agent comprising the nucleic acids according to claim 1.
【請求項28】 請求項1〜12に記載の核酸類からな
る核酸類の可逆的光連結剤。
28. A reversible photoligating agent for nucleic acids comprising the nucleic acids according to claim 1.
【請求項29】 請求項8〜12のいずれかに記載の固
定化された核酸類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基
を有する核酸類を含有する核酸混合物が存在する系に、
光を照射して当該核酸混合物中の特定の核酸類を光連結
させてなる核酸類の固定化する方法。
29. A system comprising a nucleic acid mixture containing the immobilized nucleic acids according to any one of claims 8 to 12 and nucleic acids having a base having a carbon-carbon double bond,
A method for immobilizing nucleic acids obtained by irradiating light to light-link specific nucleic acids in the nucleic acid mixture.
【請求項30】 請求項8〜12のいずれかに記載の固
定化された核酸類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基
を有する核酸類を含有する核酸混合物が存在する系に、
光を照射して当該核酸混合物中の特定の核酸類を光連結
させて核酸混合物中の特定の核酸類を固定化し、固定化
された核酸類を分離又は回収することからなる核酸混合
物中の特定の核酸類を同定、検出又は定量する方法。
30. A system comprising a nucleic acid mixture containing the immobilized nucleic acids according to claim 8 and nucleic acids having a base having a carbon-carbon double bond,
The specific nucleic acid in the nucleic acid mixture is immobilized by irradiating light to specific nucleic acids in the nucleic acid mixture, and the immobilized nucleic acids are separated or recovered. A method for identifying, detecting or quantifying nucleic acids of the invention.
【請求項31】 固定化された核酸類を分離又は回収し
た後、さらに光を照射して固定化された核酸類を光開裂
させることからなる、請求項30に記載の核酸混合物中
の特定の核酸類を同定、検出又は定量する方法。
31. The specific nucleic acid mixture according to claim 30, which further comprises, after separating or recovering the immobilized nucleic acids, further irradiating light to photocleave the immobilized nucleic acids. A method for identifying, detecting or quantifying nucleic acids.
【請求項32】 請求項8〜12のいずれかに記載の固
定化された核酸類と、炭素−炭素二重結合を有する塩基
を有する核酸類を含有する核酸混合物が存在する系に、
光を照射して当該核酸混合物中の特定の核酸類を光連結
させて核酸混合物中の特定の核酸類を固定化し、固定化
された核酸類を精製又は回収した後、さらに光を照射し
て固定化された核酸類を光開裂させることからなる、特
定の核酸類を精製又は回収する方法。
32. A system comprising a nucleic acid mixture containing the immobilized nucleic acids according to any one of claims 8 to 12 and nucleic acids having a base having a carbon-carbon double bond,
Immobilize the specific nucleic acids in the nucleic acid mixture by irradiating light to specific nucleic acids in the nucleic acid mixture and immobilize the specific nucleic acids in the nucleic acid mixture, and purify or recover the immobilized nucleic acids, and further irradiate light. A method for purifying or recovering specific nucleic acids, which comprises photocleaving the immobilized nucleic acids.
【請求項33】 炭素−炭素二重結合を有する塩基が、
シトシン、チミン又はウラシルである請求項29〜32
のいずれかに記載の方法。
33. A base having a carbon-carbon double bond,
33. It is cytosine, thymine or uracil.
The method according to any of the above.
【請求項34】 炭素−炭素二重結合を有する塩基を有
する核酸類が、DNA又はRNAである請求項29〜3
3のいずれかに記載の方法。
34. The nucleic acid having a base having a carbon-carbon double bond is DNA or RNA.
3. The method according to any one of 3.
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