JP2014018143A - Production method of nucleic acid nanowire, nucleic acid used for the method, and nucleic acid nanowire produced by the method - Google Patents

Production method of nucleic acid nanowire, nucleic acid used for the method, and nucleic acid nanowire produced by the method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a nucleic acid nanowire having sufficient characteristics relating to a thin shape, length, and stiffness.SOLUTION: The production method of a nucleic acid nanowire comprises the step of hybridizing and photocrosslinking a group of single-stranded nucleic acid for producing a nucleic acid nanowire containing a base sequence having predetermined complementarity and an artificial nucleic acid base represented by formula I.

Description

本発明は、核酸ナノワイヤーの製造方法、該方法に使用される一本鎖核酸群、および該方法によって製造される核酸ナノワイヤーに関する。   The present invention relates to a method for producing a nucleic acid nanowire, a single-stranded nucleic acid group used in the method, and a nucleic acid nanowire produced by the method.

ナノテクノロジーに使用されるナノワイヤー、特に次世代半導体回路の微細化技術において使用される導電性ナノ配線として、DNAナノワイヤーが有望であると考えられている。DNAおよびRNAを含めた核酸は、天然の高分子であり、ポリエチレン、ポリエステル等のいわゆる合成高分子と比較して、長さおよび太さの制御の点で非常に有利である。また、DNAナノワイヤーは、塩基配列による選択性を利用したセンシング等の利用も期待される。   DNA nanowires are considered promising as nanowires used in nanotechnology, particularly as conductive nanowirings used in next-generation semiconductor circuit miniaturization technology. Nucleic acids including DNA and RNA are natural polymers, and are very advantageous in terms of control of length and thickness compared to so-called synthetic polymers such as polyethylene and polyester. In addition, DNA nanowires are also expected to be used for sensing and the like using selectivity based on base sequences.

ところが、よく知られているように、DNAは、長いゲノムDNAが細胞内の極めて小さな核の中にコンパクトに収納可能なほど柔軟である。そのために、DNAは、ナノワイヤーに要求される剛直性に乏しく、単に合成しただけでは、コンパクトに屈曲してしまい、そのままではナノワイヤーとしての要求を満たさない。そのため、DNAナノワイヤーの製造のために、種々の技術が開発されてきた。   However, as is well known, DNA is so flexible that long genomic DNA can be compactly housed in a very small nucleus in a cell. For this reason, DNA lacks the rigidity required for nanowires, and if simply synthesized, it bends in a compact manner and does not satisfy the requirements for nanowires as they are. Therefore, various techniques have been developed for the production of DNA nanowires.

DNAナノワイヤーの製造方法として、酵素法、すなわち、短いODN(オリゴデオキシリボ核酸)をリガーゼによって繋げてゆく方法によって、DNAナノワイヤーを製造することが、提案されているが、酵素反応を使用することから酵素の至適条件を維持する必要があり、得られるDNAナノワイヤーの剛直性は、通常の二重らせんと同程度であって全く不十分である。   As a method for producing DNA nanowires, it has been proposed to produce DNA nanowires by an enzymatic method, that is, a method in which short ODNs (oligodeoxyribonucleic acids) are connected by ligase, but using an enzyme reaction From the above, it is necessary to maintain the optimum conditions of the enzyme, and the rigidity of the resulting DNA nanowire is comparable to that of a normal double helix, which is quite insufficient.

非特許文献1では、G−quadplex構造を用いて、G−wireと呼ぶDNAナノワイヤーを構成する試みが開示されている。しかし、非特許文献1では、4本の鎖でDNAナノワイヤーを構成して剛直性を維持しようとするものとなっていることから、得られるG−wireの太さは二重らせんの4倍の太さとなってしまい、得られる長さも短くて、1μmに達しない程度に過ぎないという短所がある。   Non-Patent Document 1 discloses an attempt to construct a DNA nanowire called G-wire using a G-quadplex structure. However, in Non-Patent Document 1, since the DNA nanowire is composed of four strands to maintain rigidity, the thickness of the obtained G-wire is four times that of the double helix. Therefore, there is a disadvantage that the obtained length is short and is only about 1 μm.

非特許文献2では、DX tile構造に基づいて、DNAナノワイヤーを構成する試みが開示されている。しかし、非特許文献2では、網目構造を有し、複数の二重らせんを束ねて剛直性を維持しようとするものとなっていることから、得られる構造は、幅が数十nm程度と非常に太くなってしまい、さらに構造の制御が極めて難しく、製造の操作も複雑であるという短所がある。   Non-Patent Document 2 discloses an attempt to construct a DNA nanowire based on the DX tile structure. However, in Non-Patent Document 2, since it has a network structure and tries to maintain rigidity by bundling a plurality of double helices, the resulting structure has an extremely wide width of about several tens of nanometers. However, the structure is extremely difficult to control and the manufacturing operation is complicated.

非特許文献3では、DNA origami技術を用いて、DNAナノワイヤーを構成する試みが開示されている。しかし、非特許文献3では、複数の二重らせんを束ねて剛直性を維持しようとするものとなっていることから、得られる構造は、幅が数十nm程度と非常に太くなってしまい、製造の操作も複雑であるという短所がある。   Non-Patent Document 3 discloses an attempt to construct a DNA nanowire using a DNA origami technique. However, in Non-Patent Document 3, since it is intended to maintain rigidity by bundling a plurality of double helices, the resulting structure becomes very thick with a width of about several tens of nanometers, The manufacturing operation is also complicated.

このように、DNAナノワイヤーの剛直性を高めるために、複数の二重らせんDNA鎖を束ねると、DNAナノ配線に必要な細さが失われてしまう。また、DNAナノワイヤーを長くしようとすると、その製造の操作は複雑となり、時間を要し、種々の条件を微妙に調整する必要があり、その製造は容易ではないものとなる。このように、細さ、長さ、剛直性などの点で十分な特性を備えたDNAナノワイヤーを、容易かつ短時間に製造する方法は、存在していなかった。   Thus, if a plurality of double helix DNA strands are bundled in order to increase the rigidity of the DNA nanowire, the fineness necessary for the DNA nanowiring is lost. In addition, if a DNA nanowire is to be lengthened, its manufacturing operation becomes complicated, requires time, and various conditions need to be finely adjusted, which makes it difficult to manufacture. Thus, there has been no method for easily and quickly producing a DNA nanowire having sufficient characteristics in terms of thinness, length, rigidity and the like.

本発明者の研究グループによって、光応答性人工ヌクレオチドが開発され、特許出願が行われている(特許文献1)。   A photoresponsive artificial nucleotide has been developed by the inventor's research group, and a patent application has been filed (Patent Document 1).

国際公開公報WO2009/066447号International Publication No. WO2009 / 066447

"A new DNA nanostructure, the G-wire, imaging scaning probe microscopy", March T C, Vesenka J, Henderson E. 1995, Nucleic Acds Res, Feb 25;23(4); 969-700"A new DNA nanostructure, the G-wire, imaging scanning probe microscopy", March T C, Vesenka J, Henderson E. 1995, Nucleic Acds Res, Feb 25; 23 (4); 969-700 "DNA-Template Self-Assembly of Protein and Highly Conductive Nanowire", Hao Yan, Sung Ha Park, Gleb Finkelstein, John Relf, Thomas H Labean, 2003, Science, September 26, vol301, p1882-1884"DNA-Template Self-Assembly of Protein and Highly Conductive Nanowire", Hao Yan, Sung Ha Park, Gleb Finkelstein, John Relf, Thomas H Labean, 2003, Science, September 26, vol301, p1882-1884 "Interconnecting Gold Islands with DNA Origami nanotubes", Baoquan Ding, hao Wu, Wei Xu, Zhao Zhao, Yan Liu, Hongbin Yu, Hao Yan, 2010, Nano Letter, Vol10, 5065-5069"Interconnecting Gold Islands with DNA Origami nanotubes", Baoquan Ding, hao Wu, Wei Xu, Zhao Zhao, Yan Liu, Hongbin Yu, Hao Yan, 2010, Nano Letter, Vol10, 5065-5069

上述のように、細さ、長さ、剛直性などの点で十分な特性を備えたDNAナノワイヤー(核酸ナノワイヤー)の新しい製造方法が求められていた。したがって、本発明の目的は、細さ、長さ、剛直性などの点で十分な特性を備えた核酸ナノワイヤーの新しい製造方法を提供することにある。   As described above, a new method for producing a DNA nanowire (nucleic acid nanowire) having sufficient characteristics in terms of thinness, length, rigidity and the like has been demanded. Accordingly, an object of the present invention is to provide a new method for producing nucleic acid nanowires having sufficient characteristics in terms of thinness, length, rigidity, and the like.

本発明者は、核酸ナノワイヤーの製造方法について、鋭意研究を行ってきたところ、所定の相補的塩基配列を備えた一本鎖核酸群を単量体としてハイブリダイズさせて、これらの単量体が相補的塩基対を形成して、二重らせんとなった2本鎖多量体を伸長させて、この2本鎖多量体のなかの所定の位置にあらかじめ導入しておいたビニルカルバゾール構造を有する光応答性の人工塩基に光照射して、光架橋を形成させることによって、この2本鎖多量体が核酸ナノワイヤーとなることを見いだして、本発明に到達した。   The present inventor has conducted intensive research on a method for producing nucleic acid nanowires. As a result, a single-stranded nucleic acid group having a predetermined complementary base sequence is hybridized as a monomer, and these monomers are used. Has a vinyl carbazole structure that has been introduced beforehand at a predetermined position in the double-stranded multimer by extending a double-stranded multimer in a double helix by forming a complementary base pair. By irradiating a photoresponsive artificial base with light to form a photocrosslink, it was found that this double-stranded multimer becomes a nucleic acid nanowire, and the present invention has been achieved.

このようにして得られた核酸ナノワイヤーは、細さ、長さ、剛直性などの点で十分な特性を備えたものとなっており、永らく求められていたものであった。また、この核酸ナノワイヤーを製造するための光架橋は、上記光応答性の人工塩基を導入すれば、数秒程度の光照射で形成されるために、非常に簡便かつ迅速であり、複雑な操作を必要としない。そこで、本発明は、簡便かつ迅速な核酸ナノワイヤーの製造方法を新たに提供するものである。さらに、本発明は、この核酸ナノワイヤーの製造のために使用される1本鎖核酸の群を新たに提供するものである。   The nucleic acid nanowire thus obtained has sufficient characteristics in terms of thinness, length, rigidity and the like, and has been sought for a long time. In addition, the photocrosslinking for producing the nucleic acid nanowire is formed by light irradiation of about several seconds if the above-described photoresponsive artificial base is introduced. Do not need. Therefore, the present invention newly provides a simple and rapid method for producing nucleic acid nanowires. Furthermore, the present invention newly provides a group of single-stranded nucleic acids used for the production of the nucleic acid nanowires.

したがって、本発明は、次の(1)〜 にもある。
(1)
核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群であって、

1本鎖核酸群は、
1番目の1本鎖の核酸M1
2番目の1本鎖の核酸M2
3番目の1本鎖の核酸M3
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mn
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mz
(ただし、nは、0または2以上の偶数であってzより小さく、
n+1は、1以上の奇数であってzより小さく、
zは、1以上の整数である)
を含んでなり、

1番目の1本鎖の核酸M1は、
5’末端側の塩基配列m1aと3’末端側の塩基配列m2aとからなり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
5’末端側の塩基配列m3aと3’末端側の塩基配列m2bとからなり、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
5’末端側の塩基配列m3bと3’末端側の塩基配列m4aとからなり、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、(ただし、nは、0または2以上の偶数であってzより小さい)
5’末端側の塩基配列m(n+1)aと3’末端側の塩基配列mnbとからなり、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、(ただし、n+1は、1以上の奇数であってzより小さい)
5’末端側の塩基配列m(n+1)bと3’末端側の塩基配列m(n+2)aとからなり、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、(ただし、zは、1以上の整数)
zが偶数である場合には、
5’末端側の塩基配列m(z+1)aと3’末端側の塩基配列mzbとからなり、
zが奇数である場合には、
5’末端側の塩基配列mzbと3’末端側の塩基配列m(z+1)aとからなり、

1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m2aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m2bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
塩基配列m3aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m3bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m4aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m4bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、
塩基配列m(n+1)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m(n+1)bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+2)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m(n+2)bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、
塩基配列m(z+1)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m1aの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

上記の相補的な塩基配列の組は、それぞれの組のなかの少なくとも一方の塩基配列のなかの少なくとも1箇所に、次式I:
Accordingly, the present invention also includes the following (1) to (1).
(1)
A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires,

Single-stranded nucleic acid group is
The first single-stranded nucleic acid M 1 ,
The second single-stranded nucleic acid M 2 ,
The third single-stranded nucleic acid M 3 ,
...
n-th single-stranded nucleic acid M n ,
n + 1st single-stranded nucleic acid M n + 1 ,
Z-th single-stranded nucleic acid M z which is the last nucleic acid
(Where n is 0 or an even number greater than or equal to 2 and smaller than z;
n + 1 is an odd number of 1 or more and smaller than z;
z is an integer of 1 or more)
Comprising

The first single-stranded nucleic acid M 1 is
It consists of a base sequence m 1a on the 5 ′ end side and a base sequence m 2a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
It consists of a base sequence m 3a on the 5 ′ end side and a base sequence m 2b on the 3 ′ end side,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
It consists of a base sequence m 3b on the 5 ′ end side and a base sequence m 4a on the 3 ′ end side,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is (where n is 0 or an even number of 2 or more and smaller than z)
It consists of a base sequence m (n + 1) a on the 5 ′ end side and a base sequence m nb on the 3 ′ end side,
The n + 1-th single-stranded nucleic acid M n + 1 is (where n + 1 is an odd number of 1 or more and smaller than z)
It consists of a base sequence m (n + 1) b on the 5 ′ end side and a base sequence m (n + 2) a on the 3 ′ end side,
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid (where z is an integer of 1 or more)
If z is an even number,
It consists of a base sequence m (z + 1) a on the 5 ′ end side and a base sequence m zb on the 3 ′ end side,
If z is odd,
It consists of a base sequence m zb on the 5 ′ end side and a base sequence m (z + 1) a on the 3 ′ end side,

The first single-stranded nucleic acid M 1 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 2a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 2b ,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 3a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 3b ,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 4a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 4b ,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence m (n + 1) a to the terminal, the base sequence m (n + 1) and the sequence to the 5 'end from the 3' end of b, with complementary nucleotide sequences Yes,
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
Sequences 'from the end 3' nucleotide sequence m (n + 2) 5 of a to end, the base sequence m (n + 2) and arranged to the 5 'end from the 3' end of b, with complementary nucleotide sequences Yes,
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m (z + 1) a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 1a ,

The above-mentioned set of complementary base sequences has the following formula I in at least one place in at least one base sequence in each set:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を、塩基配列中の核酸塩基として有し、
上記の相補的な塩基配列の組は、上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき核酸の塩基配列の中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
上記の相補的な塩基配列の組は、上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき塩基配列の中の位置の、3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
The above-mentioned pair of complementary base sequences has any nucleobase at the position in the base sequence of the nucleic acid where the complementary base should be located with respect to the artificial base represented by the above formula I. You may,
The pair of complementary base sequences is a base at a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the base sequence where the complementary base should be located with respect to the artificial base represented by the above formula I. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires having a nucleobase having a pyrimidine ring.

(2)
1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m2aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
塩基配列m3aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m4aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、
塩基配列m(n+1)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+2)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、
塩基配列m(z+1)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有する、(1)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(2)
The first single-stranded nucleic acid M 1 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 2a , an artificial base represented by the formula I is included,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 3a , an artificial base represented by the formula I is included,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 4a , an artificial base represented by the formula I is included,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 1) a , an artificial base represented by the formula I
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 2) a , an artificial base represented by the formula I
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid is
The single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production according to (1), having an artificial base represented by formula I as a base part of at least one nucleobase in base sequence m (z + 1) a .

(3)
1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m1aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m2aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m3bの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m4aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
・・・
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+1)bの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m(n+2)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
最後の核酸の直前の核酸であるz−1番目の1本鎖の核酸Mz-1は、
塩基配列mzaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m(z-1)bの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(3)
The first single-stranded nucleic acid M 1 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 1a , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 2a , an artificial base represented by the formula I is included,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m 3b , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 4a , an artificial base represented by the formula I is included,
...
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 1) b , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 2) a , an artificial base represented by the formula I
The z-1st single-stranded nucleic acid M z-1 that is the nucleic acid immediately preceding the last nucleic acid is:
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m za , an artificial base represented by the formula I is included,
A single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production, which has an artificial base represented by the formula I as a base portion of at least one nucleobase in the base sequence m (z-1) b .

(4)
(1)又は(2)に記載された1本鎖核酸群において、
zが2であり、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Aであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列paであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列qaであり、
2番目の1本鎖の核酸M2が、1本鎖の核酸Bであり、
5’末端側の塩基配列m3aが、5’末端側の塩基配列pbであり、
3’末端側の塩基配列m2bが、3’末端側の塩基配列qbであって、

5’末端側の塩基配列paと3’末端側の塩基配列qaとからなる1本鎖の核酸Aと、
5’末端側の塩基配列pbと3’末端側の塩基配列qbとからなる1本鎖の核酸Bとからなり、

一本鎖の核酸Aと一本鎖の核酸Bにおいて、
塩基配列qaの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列qbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
塩基配列paの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列pbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

一本鎖の核酸Aは、少なくとも塩基配列qaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、次式I:
(4)
In the single-stranded nucleic acid group described in (1) or (2),
z is 2,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid A;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' are bases sequence p a distal,
The base sequence m 2a on the 3 ′ end side is the base sequence q a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is a single-stranded nucleic acid B;
The base sequence m 3a on the 5 ′ end side is the base sequence p b on the 5 ′ end side,
The base sequence m 2b on the 3 ′ end side is the base sequence q b on the 3 ′ end side,

A single-stranded nucleic acid A consisting of a base sequence p a on the 5 ′ end side and a base sequence q a on the 3 ′ end side;
A single-stranded nucleic acid B consisting of a base sequence p b on the 5 ′ end side and a base sequence q b on the 3 ′ end side,

In single-stranded nucleic acid A and single-stranded nucleic acid B,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence q a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence q b to the ends, a complementary nucleotide sequence,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence p a to the end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence p b to the ends, a complementary nucleotide sequence,

Nucleic A single stranded, as the base moiety of the nucleobase of at least one location in at least the nucleotide sequence q a, the following formula I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Bは、一本鎖の核酸Aの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Bの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Bは、一本鎖の核酸Aの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Bの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有し、

一本鎖の核酸Bは、少なくとも塩基配列pbの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Aは、一本鎖の核酸Bの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Aの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Aは、一本鎖の核酸Bの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Aの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
The single-stranded nucleic acid B has any nucleobase at the position in the nucleic acid B where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid A should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid B is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid B where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid A is to be located. Having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base of

Nucleic B of single-stranded, as at least one portion of the nucleic acid bases in at least the nucleotide sequence p b, has an artificial base represented by the formula I,
The single-stranded nucleic acid A has any nucleobase at the position in the nucleic acid A in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid B should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid A is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid A in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid B is to be located. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires, having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base.

(5)
(1)又は(3)に記載された1本鎖核酸群において、
zが2であり、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Cであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列paであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列qaであり、
2番目の1本鎖の核酸M2が、1本鎖の核酸Dであり、
5’末端側の塩基配列m3aが、5’末端側の塩基配列pbであり、
3’末端側の塩基配列m2bが、3’末端側の塩基配列qbであって、

5’末端側の塩基配列paと3’末端側の塩基配列qaとからなる1本鎖の核酸Cと、
5’末端側の塩基配列pbと3’末端側の塩基配列qbとからなる1本鎖の核酸Dとからなり、

一本鎖の核酸Cと一本鎖の核酸Dにおいて、
塩基配列qaの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列qbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
塩基配列paの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列pbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

一本鎖の核酸Cは、塩基配列qaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、次式I:
(5)
In the single-stranded nucleic acid group described in (1) or (3),
z is 2,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid C;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' are bases sequence p a distal,
The base sequence m 2a on the 3 ′ end side is the base sequence q a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is a single-stranded nucleic acid D;
The base sequence m 3a on the 5 ′ end side is the base sequence p b on the 5 ′ end side,
The base sequence m 2b on the 3 ′ end side is the base sequence q b on the 3 ′ end side,

5 'and terminal nucleotide sequence p a 3' and terminal nucleotide sequence q a 1 This nucleic acid C strands consisting
A single-stranded nucleic acid D consisting of a base sequence p b on the 5 ′ end side and a base sequence q b on the 3 ′ end side,

In single-stranded nucleic acid C and single-stranded nucleic acid D,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence q a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence q b to the ends, a complementary nucleotide sequence,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence p a to the end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence p b to the ends, a complementary nucleotide sequence,

Nucleic acid C of single-stranded, as the base moiety of the nucleobase of at least one location in the nucleotide sequence q a, the following formula I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Cは、塩基配列paの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、

一本鎖の核酸Dは、一本鎖の核酸Cの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Dの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Dは、一本鎖の核酸Cの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Dの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
Nucleic acid C of single-stranded, as at least one portion of the nucleic acid bases in the nucleotide sequence p a, having an artificial base represented by the formula I,

The single-stranded nucleic acid D has any nucleobase at the position in the nucleic acid D where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid C should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid D is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid D where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid C is to be located. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires, having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base.

(6)
(1)又は(2)に記載された1本鎖核酸群において、
zが1であり、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Eであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列raであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列rbであって、

5’末端側の塩基配列raと3’末端側の塩基配列rbとからなる1本鎖の核酸Eからなり、

1本鎖の核酸Eにおいて、
塩基配列raの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列rbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

一本鎖の核酸Eは、塩基配列raの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、次式I:
(6)
In the single-stranded nucleic acid group described in (1) or (2),
z is 1,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid E;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' a base sequence r a distal,
3 'end side nucleotide sequence m 2a is 3' to a nucleotide sequence r b distal,

5 consists 'end of the nucleotide sequence r a and 3' single-stranded nucleic acid E consisting of a base sequence r b distal,

In single-stranded nucleic acid E,
Sequences 'from end 3' 5 of the base sequence r a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence r b to the terminal a nucleotide sequence complementary,

Single-stranded nucleic acid E as the base moiety of the nucleobase of at least one location in the nucleotide sequence r a, the following formula I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Eは、塩基配列rbの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、

一本鎖の核酸Eは、一本鎖の核酸Eの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Eの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Eは、一本鎖の核酸Eの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Eの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
Single-stranded nucleic acid E as at least one portion of the nucleic acid bases in the base sequence r b, has an artificial base represented by the formula I,

The single-stranded nucleic acid E has any nucleobase at the position in the nucleic acid E where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid E should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid E is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid E in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid E is to be located. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires, having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base.

(7)
zが、1〜6の整数である、(1)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(8)
1本鎖核酸の長さが、12〜120塩基の長さである、(1)〜(7)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
(7)
The single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires according to (1), wherein z is an integer of 1 to 6.
(8)
The single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production according to (1) to (7), wherein the length of the single-stranded nucleic acid is 12 to 120 bases.

さらに、本発明は、次の(11)〜 にもある。
(11)
(1)〜(8)のいずれかに記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群を、ハイブリダイズさせて、一本鎖核酸群に含まれる一本鎖核酸を単量体として含む、2本鎖核酸多量体を調製する工程、
調製された2本鎖核酸多量体に光照射して、ハイブリダイズした一本鎖核酸の分子間に、光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、
を含む、核酸ナノワイヤーの製造方法。
(12)
(4)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Aと1本鎖の核酸Bとを、単量体として、ハイブリダイズさせて、核酸A単量体と核酸B単量体を含む、2本鎖核酸AB多量体を調製する工程、
調製された2本鎖核酸AB多量体に光照射して、2本鎖核酸AB多量体を構成する核酸A単量体および核酸B単量体の分子間に光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、
を含む、核酸ナノワイヤーの製造方法。
(13)
(5)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Cと1本鎖の核酸Dとを、単量体として、ハイブリダイズさせて、核酸C単量体と核酸D単量体を含む、2本鎖核酸CD多量体を調製する工程、
調製された2本鎖核酸CD多量体に光照射して、2本鎖核酸CD多量体を構成する核酸C単量体および核酸D単量体の分子間に光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、
を含む、核酸ナノワイヤーの製造方法。
(14)
(6)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Eを、単量体として、ハイブリダイズさせて、核酸E単量体を含む、2本鎖核酸EE多量体を調製する工程、
調製された2本鎖核酸EE多量体に光照射して、2本鎖核酸EE多量体を構成する核酸E単量体の分子間に光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、
を含む、核酸ナノワイヤーの製造方法。
(15)
光照射が、366nmの波長を含む光の光照射である、(11)〜(14)のいずれかに記載の製造方法。
(16)
光照射が、0.01〜30秒間の光照射である、(11)〜(15)のいずれかに記載の製造方法。
(17)
光照射が、0〜30℃の範囲の温度で行われる、(11)〜(16)のいずれかに記載の製造方法。
(18)
ハイブリダイズが、少なくとも70℃から30℃までの冷却の間、0.5〜4℃/時間の冷却速度で冷却してアニーリングを行う工程を含む、(11)〜(17)のいずれかに記載の製造方法。
(19)
(11)〜(18)のいずれかに記載の製造方法によって製造された核酸ナノワイヤー。
Furthermore, this invention exists also in following (11)-.
(11)
The single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires according to any one of (1) to (8) is hybridized to contain a single-stranded nucleic acid contained in the single-stranded nucleic acid group as a monomer. A step of preparing a multi-stranded nucleic acid multimer,
Irradiating the prepared double-stranded nucleic acid multimer with light to form a photocrosslink between the hybridized single-stranded nucleic acid molecules to obtain nucleic acid nanowires;
A method for producing nucleic acid nanowires, comprising:
(12)
A single-stranded nucleic acid A and a single-stranded nucleic acid B contained in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires described in (4) are hybridized as monomers to form a nucleic acid A monomer. And a step of preparing a double-stranded nucleic acid AB multimer comprising a nucleic acid B monomer,
The prepared double-stranded nucleic acid AB multimer is irradiated with light to form a photocrosslink between molecules of the nucleic acid A monomer and the nucleic acid B monomer constituting the double-stranded nucleic acid AB multimer, thereby Obtaining a wire;
A method for producing nucleic acid nanowires, comprising:
(13)
A single-stranded nucleic acid C and a single-stranded nucleic acid D included in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires described in (5) are hybridized as monomers to form a nucleic acid C monomer And a step of preparing a double-stranded nucleic acid CD multimer comprising a nucleic acid D monomer,
The prepared double-stranded nucleic acid CD multimer is irradiated with light to form a photocrosslink between the nucleic acid C monomer and nucleic acid D monomer molecules constituting the double-stranded nucleic acid CD multimer, thereby Obtaining a wire;
A method for producing nucleic acid nanowires, comprising:
(14)
Double-stranded nucleic acid EE containing a nucleic acid E monomer by hybridizing single-stranded nucleic acid E contained in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires according to (6) as a monomer Preparing a multimer,
A step of obtaining a nucleic acid nanowire by irradiating the prepared double-stranded nucleic acid EE multimer with light to form a photocrosslink between molecules of the nucleic acid E monomer constituting the double-stranded nucleic acid EE multimer;
A method for producing nucleic acid nanowires, comprising:
(15)
The manufacturing method according to any one of (11) to (14), wherein the light irradiation is light irradiation including light having a wavelength of 366 nm.
(16)
The production method according to any one of (11) to (15), wherein the light irradiation is light irradiation for 0.01 to 30 seconds.
(17)
The manufacturing method in any one of (11)-(16) with which light irradiation is performed at the temperature of the range of 0-30 degreeC.
(18)
Hybridization includes a step of performing annealing by cooling at a cooling rate of 0.5 to 4 ° C./hour during cooling from at least 70 ° C. to 30 ° C., in any one of (11) to (17) Manufacturing method.
(19)
A nucleic acid nanowire produced by the production method according to any one of (11) to (18).

さらに、本発明は、次の(21)〜 にもある。
(21)
(1)〜(8)のいずれかに記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群をハイブリダイズした2本鎖核酸多量体が、光架橋されてなる、核酸ナノワイヤー。
(22)
(4)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Aと1本鎖の核酸Bとをハイブリダイズした2本鎖核酸AB多量体が、光架橋されてなる、核酸ナノワイヤー。
(23)
(5)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Cと1本鎖の核酸Dとをハイブリダイズした2本鎖核酸CD多量体が、光架橋されてなる、核酸ナノワイヤー。
(24)
(6)に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Eをハイブリダイズした2本鎖核酸EE多量体が、光架橋されてなる、核酸ナノワイヤー。
Furthermore, the present invention also includes the following (21) to (21).
(21)
A nucleic acid nanowire obtained by photocrosslinking a double-stranded nucleic acid multimer obtained by hybridizing the single-stranded nucleic acid group for producing a nucleic acid nanowire according to any one of (1) to (8).
(22)
The double-stranded nucleic acid AB multimer obtained by hybridizing the single-stranded nucleic acid A and the single-stranded nucleic acid B contained in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires described in (4) is photocrosslinked. Nucleic acid nanowires.
(23)
A double-stranded nucleic acid CD multimer obtained by hybridizing a single-stranded nucleic acid C and a single-stranded nucleic acid D included in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires according to (5) is photocrosslinked. Nucleic acid nanowires.
(24)
A nucleic acid nanowire obtained by photocrosslinking a double-stranded nucleic acid EE multimer hybridized with a single-stranded nucleic acid E contained in the single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production according to (6).

本発明は、核酸ナノワイヤーを提供する。本発明による核酸ナノワイヤーは、直径が核酸の二重らせんの直径となるために、核酸ナノワイヤーとして実現可能な最小の直径を有しており、理論的に最も細いナノワイヤーとなっている。また、本発明による核酸ナノワイヤーは、高い剛直性と、十分な長さを備えている。このように、本発明は、細さ、長さ、剛直性などの点で十分な特性を備えた核酸ナノワイヤーを提供するものであり、永らく求められていた核酸ナノワイヤーを提供するものである。   The present invention provides nucleic acid nanowires. Since the diameter of the nucleic acid nanowire according to the present invention is the diameter of the double helix of the nucleic acid, it has the smallest diameter that can be realized as a nucleic acid nanowire, and is theoretically the thinnest nanowire. Moreover, the nucleic acid nanowire according to the present invention has high rigidity and sufficient length. Thus, the present invention provides a nucleic acid nanowire having sufficient characteristics in terms of thinness, length, rigidity, etc., and provides a nucleic acid nanowire that has long been sought. .

また、本発明によれば、このように優れた核酸ナノワイヤーを簡便かつ迅速に製造することができる。本発明は、永らく求められていた、核酸ナノワイヤーの実用的な製造方法を、提供するものである。   Moreover, according to the present invention, such excellent nucleic acid nanowires can be produced simply and rapidly. The present invention provides a practical method for producing nucleic acid nanowires that has long been desired.

図1はCNVKを含むODNを2種類用いた核酸ナノワイヤーの変性PAGE結果写真である。FIG. 1 is a photograph of the results of denaturation PAGE of nucleic acid nanowires using two types of ODN containing CNV K. 図2は核酸ナノワイヤーのAFM写真である。FIG. 2 is an AFM photograph of a nucleic acid nanowire. 図3は核酸ナノワイヤーのAFMによる高低差分析プロファイルである。FIG. 3 is a height difference analysis profile of nucleic acid nanowires by AFM. 図4は多数の核酸ナノワイヤーのAFM写真である。FIG. 4 is an AFM photograph of many nucleic acid nanowires. 図5は核酸ナノワイヤーの長さ分布を示すヒストグラムである。FIG. 5 is a histogram showing the length distribution of nucleic acid nanowires. 図6はCNVKを含むODNと天然のDNA配列を用いた核酸ナノワイヤーの変性PAGE結果写真である。FIG. 6 is a modified PAGE result photograph of nucleic acid nanowires using ODN containing CNV K and a natural DNA sequence. 図7はCNVKを含むODNと天然のRNA配列を用いた核酸ナノワイヤーの変性PAGE結果写真である。FIG. 7 is a modified PAGE result photograph of nucleic acid nanowires using ODN containing CNV K and a natural RNA sequence. 図8はCNVKを2箇所に含むODNを用いた核酸ナノワイヤーの変性PAGE結果写真である。FIG. 8 is a modified PAGE photograph of nucleic acid nanowires using ODN containing CNV K at two locations. 図9は光照射時間を変えた核酸ナノワイヤーの長さ分布を示すヒストグラムである。FIG. 9 is a histogram showing the length distribution of nucleic acid nanowires with different light irradiation times.

具体的な実施の形態をあげて、以下に本発明を詳細に説明する。本発明は、以下にあげる具体的な実施他の形態に限定されるものではない。
[核酸ナノワイヤーの製造方法の概要]
本発明に係る核酸ナノワイヤーの製造方法は、
核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群を、ハイブリダイズさせて、一本鎖核酸群に含まれる一本鎖核酸を単量体として含む、2本鎖核酸多量体を調製する工程、
調製された2本鎖核酸多量体に光照射して、ハイブリダイズした一本鎖核酸の分子間に、光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、
を含む、核酸ナノワイヤーの製造方法にある。
The present invention will be described in detail below by giving specific embodiments. The present invention is not limited to the following specific embodiments and other embodiments.
[Outline of production method of nucleic acid nanowire]
The method for producing a nucleic acid nanowire according to the present invention comprises:
A step of hybridizing a single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires to prepare a double-stranded nucleic acid multimer containing a single-stranded nucleic acid contained in the single-stranded nucleic acid group as a monomer,
Irradiating the prepared double-stranded nucleic acid multimer with light to form a photocrosslink between the hybridized single-stranded nucleic acid molecules to obtain nucleic acid nanowires;
A method for producing nucleic acid nanowires.

[核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群]
上記の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群とは、
1番目の1本鎖の核酸M1
2番目の1本鎖の核酸M2
3番目の1本鎖の核酸M3
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mn
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mz
(ただし、nは、0または2以上の偶数であってzより小さく、
n+1は、1以上の奇数であってzより小さく、
zは、1以上の整数である)
を含んでなるものである。
[Single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production]
The above-mentioned single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production is
The first single-stranded nucleic acid M 1 ,
The second single-stranded nucleic acid M 2 ,
The third single-stranded nucleic acid M 3 ,
...
n-th single-stranded nucleic acid M n ,
n + 1st single-stranded nucleic acid M n + 1 ,
Z-th single-stranded nucleic acid M z which is the last nucleic acid
(Where n is 0 or an even number greater than or equal to 2 and smaller than z;
n + 1 is an odd number of 1 or more and smaller than z;
z is an integer of 1 or more)
Is included.

本発明では、これらの1本鎖核酸が、ハイブリダイズの操作によって、相補的塩基対を形成して、いわば単量体として重合して、二重らせんとなり、2本鎖多量体を形成する。使用される1本鎖核酸の分子の種類には、z番目まで分子の種類がある。使用される1本鎖核酸の分子の種類の数、すなわちzには、原理的には上限がないが、例えば、zは1〜100、1〜50、1〜20、1〜10、1〜8、1〜6、1〜5、1〜4、1〜3、1〜2の範囲の整数とすることができる。より少ない種類の材料で効率的に核酸ナノポリマーを生産するためには、zが小さいほうが好ましいが、所望の機能や複雑度を付与するために、所望のzを採用して核酸ナノポリマーを製造することができる。上記M2、M3、MnおよびMn+1、あるいはn、n+1は、説明のために用いたパラメータであり、これらの記載の存在によって、zの値の範囲が、制限されるものではない。 In the present invention, these single-stranded nucleic acids form complementary base pairs by hybridization, and are polymerized as so-called monomers to form a double helix to form a double-stranded multimer. The types of molecules of single-stranded nucleic acid used include molecular types up to the zth. The number of types of single-stranded nucleic acid molecules used, that is, z has no upper limit in principle. For example, z is 1 to 100, 1 to 50, 1 to 20, 1 to 10, 1 to 1. It can be set to an integer in the range of 8, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3, 1-2. In order to efficiently produce nucleic acid nanopolymers with fewer kinds of materials, it is preferable that z is small. However, in order to impart a desired function and complexity, nucleic acid nanopolymers are produced using desired z. can do. The above M 2 , M 3 , M n and M n + 1 , or n, n + 1 are parameters used for explanation, and the existence of these descriptions does not limit the range of the value of z. Absent.

また、このzの数によって規定される、使用される1本鎖核酸の分子の種類の数とは別に、同じ塩基配列を有する1本鎖核酸の分子のなかに、一定の割合で、任意の修飾を行った修飾分子を混合して、核酸ナノワイヤーに特定の性質を付与することもできる。   In addition to the number of types of single-stranded nucleic acid molecules to be used, which is defined by the number of z, any number of molecules of single-stranded nucleic acids having the same base sequence may be used at an arbitrary ratio. Modified molecules that have been modified can also be mixed to impart specific properties to the nucleic acid nanowires.

[1本鎖核酸の塩基配列の相補性]
上記の1本鎖核酸は、その塩基配列について、
1番目の1本鎖の核酸M1は、
5’末端側の塩基配列m1aと3’末端側の塩基配列m2aとからなり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
5’末端側の塩基配列m3aと3’末端側の塩基配列m2bとからなり、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
5’末端側の塩基配列m3bと3’末端側の塩基配列m4aとからなり、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、(ただし、nは、0または2以上の偶数であってzより小さい)
5’末端側の塩基配列m(n+1)aと3’末端側の塩基配列mnbとからなり、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、(ただし、n+1は、1以上の奇数であってzより小さい)
5’末端側の塩基配列m(n+1)bと3’末端側の塩基配列m(n+2)aとからなり、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、(ただし、zは、1以上の整数)
zが偶数である場合には、
5’末端側の塩基配列m(z+1)aと3’末端側の塩基配列mzbとからなり、
zが奇数である場合には、
5’末端側の塩基配列mzbと3’末端側の塩基配列m(z+1)aとからなる、
という構成を有しており、これらが、それぞれ、塩基配列の相補性に関して、
1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m2aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m2bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
塩基配列m3aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m3bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m4aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m4bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、
塩基配列m(n+1)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m(n+1)bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+2)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m(n+2)bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、
塩基配列m(z+1)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m1aの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列である、
という相補性の関係を有している。
[Complementarity of base sequence of single-stranded nucleic acid]
The above single-stranded nucleic acid has the following base sequence:
The first single-stranded nucleic acid M 1 is
It consists of a base sequence m 1a on the 5 ′ end side and a base sequence m 2a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
It consists of a base sequence m 3a on the 5 ′ end side and a base sequence m 2b on the 3 ′ end side,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
It consists of a base sequence m 3b on the 5 ′ end side and a base sequence m 4a on the 3 ′ end side,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is (where n is 0 or an even number of 2 or more and smaller than z)
It consists of a base sequence m (n + 1) a on the 5 ′ end side and a base sequence m nb on the 3 ′ end side,
The n + 1-th single-stranded nucleic acid M n + 1 is (where n + 1 is an odd number of 1 or more and smaller than z)
It consists of a base sequence m (n + 1) b on the 5 ′ end side and a base sequence m (n + 2) a on the 3 ′ end side,
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid (where z is an integer of 1 or more)
If z is an even number,
It consists of a base sequence m (z + 1) a on the 5 ′ end side and a base sequence m zb on the 3 ′ end side,
If z is odd,
It consists of a base sequence m zb on the 5 ′ end side and a base sequence m (z + 1) a on the 3 ′ end side,
Each of these has a base sequence complementarity,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 2a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 2b ,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 3a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 3b ,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 4a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 4b ,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence m (n + 1) a to the terminal, the base sequence m (n + 1) and the sequence to the 5 'end from the 3' end of b, with complementary nucleotide sequences Yes,
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
Sequences 'from the end 3' nucleotide sequence m (n + 2) 5 of a to end, the base sequence m (n + 2) and arranged to the 5 'end from the 3' end of b, with complementary nucleotide sequences Yes,
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m (z + 1) a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 1a .
Have a complementary relationship.

このような相補性の関係にある塩基配列を備えることによって、1本鎖核酸は、その本来の相補性に基づいて、ハイブリダイズの操作によって、これらの核酸M1、M2、M3、・・・、Mn、Mn+1、Mzが、順に二重らせんを形成して、この一群の1本鎖核酸を1周期とする繰り返し構造をとりつつ棒状に伸長して、2本鎖多量体というべき構造を形成する。 By providing a base sequence having such a complementary relationship, a single-stranded nucleic acid can be hybridized on the basis of its original complementarity, so that these nucleic acids M 1 , M 2 , M 3 ,. .., M n , M n + 1 , and M z form a double helix in order, and extend in a rod shape while taking a repeating structure with this group of single-stranded nucleic acids as one cycle. It forms a structure that should be called a multimer.

1本鎖核酸群において、zが2である場合には、例えば、
1番目の1本鎖の核酸M1は、5’末端側の塩基配列paと3’末端側の塩基配列qaとからなる1本鎖の核酸Aであり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、5’末端側の塩基配列pbと3’末端側の塩基配列qbとからなる1本鎖の核酸Bであり、
この一本鎖の核酸Aと一本鎖の核酸Bにおいて、塩基配列qaの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列qbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、塩基配列paの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列pbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列である、
という相補性の関係を有している。
When z is 2 in a single-stranded nucleic acid group, for example,
Nucleic M 1 of the first single-stranded, a nucleic acid A single-stranded consisting of the base sequence q a 5 'nucleotide sequence p a distal and 3' end,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is a single-stranded nucleic acid B composed of a base sequence p b on the 5 ′ end side and a base sequence q b on the 3 ′ end side,
In the single-stranded nucleic acid A and the single-stranded nucleic acid B, the sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence q a is the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence q b . a complementary nucleotide sequence, sequence 'to end 3' 5 nucleotide sequence p a to the end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence p b to the ends, a complementary nucleotide sequence,
Have a complementary relationship.

このようにzが2である場合には、1本鎖核酸AおよびBは、その本来の相補性に基づいて、ハイブリダイズの操作によって、ABABAB・・・という順に二重らせんを形成して、このABを1周期とする繰り返し構造をとりつつ棒状に伸長して、2本鎖AB多量体というべき構造を形成する。相補性による多量体形成については、例えば、一本鎖核酸CおよびDを使用した場合でも、同様である。   Thus, when z is 2, the single-stranded nucleic acids A and B form a double helix in the order of ABABAB ... by the hybridization operation based on their original complementarity, This AB is elongated in a rod shape while taking a repeating structure with one cycle, forming a structure that should be called a double-stranded AB multimer. Multimer formation by complementarity is the same even when, for example, single-stranded nucleic acids C and D are used.

1本鎖核酸群において、zが1である場合には、例えば、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Eであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列raであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列rbであって、
5’末端側の塩基配列raと3’末端側の塩基配列rbとからなる1本鎖の核酸Eからなり、
1本鎖の核酸Eにおいて、塩基配列raの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列rbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列である、という相補性の関係を有している。
In a single-stranded nucleic acid group, when z is 1, for example,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid E;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' a base sequence r a distal,
3 'end side nucleotide sequence m 2a is 3' to a nucleotide sequence r b distal,
5 consists 'end of the nucleotide sequence r a and 3' single-stranded nucleic acid E consisting of a base sequence r b distal,
Nucleic Acid E single-stranded, the sequence 'to end 3' 5 of the base sequence r a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence r b to the terminal a nucleotide sequence complementary, Have a complementary relationship.

このようにzが1である場合には、1本鎖核酸Eは、その本来の相補性に基づいて、ハイブリダイズの操作によって、EEEEEE・・・という順に二重らせんを形成して、このEを1周期とする繰り返し構造をとりつつ棒状に伸長して、2本鎖EE多量体というべき構造を形成する。   Thus, when z is 1, the single-stranded nucleic acid E forms a double helix in the order of EEEEEE... By the hybridization operation based on its original complementarity. The structure is supposed to be a double-stranded EE multimer by extending in a rod shape while taking a repetitive structure with a period of 1.

本発明においては、使用される1本鎖核酸の長さは、このような相補性に基づいて、2本鎖多量体を形成し得る長さの塩基配列であれば、特に制限はない。1本鎖核酸の長さは、例えば、12〜120塩基、12〜60塩基、14〜50塩基、16〜40塩基、16〜32塩基、18〜28塩基、18〜24塩基、とすることができる。それぞれの種類の1本鎖核酸の長さは、上記の相補性の関係を満たすものであれば、同じであってもよく、異なっていてもよい。好適な実施の態様において、同じ長さの1本鎖核酸を、使用することができる。1本鎖核酸の中の5’末端側および3’末端の各塩基配列は、上記の相補性の関係を満たすものであれば、同じであってもよく、異なっていてもよい。好適な実施の態様において、同じ長さの塩基配列を、使用することができる。   In the present invention, the length of the single-stranded nucleic acid to be used is not particularly limited as long as it is a base sequence having a length capable of forming a double-stranded multimer based on such complementarity. The length of the single-stranded nucleic acid is, for example, 12 to 120 bases, 12 to 60 bases, 14 to 50 bases, 16 to 40 bases, 16 to 32 bases, 18 to 28 bases, and 18 to 24 bases. it can. The length of each type of single-stranded nucleic acid may be the same or different as long as it satisfies the above complementary relationship. In a preferred embodiment, single stranded nucleic acids of the same length can be used. The base sequences at the 5 'end and 3' end in the single-stranded nucleic acid may be the same or different as long as they satisfy the above-mentioned complementarity relationship. In a preferred embodiment, the same length base sequence can be used.

[ビニルカルバゾール構造を有する光応答性の人工塩基]
本発明において、一本鎖の核酸は、光架橋を形成させるために、次式I:
[Photoresponsive artificial base with vinylcarbazole structure]
In the present invention, a single-stranded nucleic acid has the following formula I in order to form a photocrosslink:

で表される人工塩基が、核酸中でジエステル結合したヌクレオチドの塩基部分として、天然の核酸塩基の塩基部分に置換されて、導入されている。 Is introduced as a base portion of a nucleotide that is diester-linked in a nucleic acid, replacing the base portion of a natural nucleobase.

Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又は水素であり、好ましくは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又は水素であり、さらに好ましくは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、又はアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基は、好ましくはC2〜C7、さらに好ましくはC2〜C6、さらに好ましくはC2〜C5、さらに好ましくはC2〜C4、さらに好ましくはC2〜C3、特に好ましくはC2のものを使用することができる。   Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or hydrogen, preferably a cyano group, an amide group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or hydrogen, and more preferably a cyano group, an amide A group, a carboxyl group, or an alkoxycarbonyl group. The alkoxycarbonyl group is preferably C2 to C7, more preferably C2 to C6, more preferably C2 to C5, further preferably C2 to C4, further preferably C2 to C3, and particularly preferably C2. it can.

R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又は水素であり、好ましくは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又は水素であり、さらに好ましくは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、又はアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基は、好ましくはC2〜C7、さらに好ましくはC2〜C6、さらに好ましくはC2〜C5、さらに好ましくはC2〜C4、さらに好ましくはC2〜C3、特に好ましくはC2のものを使用することができる。   R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or hydrogen, preferably a cyano group, an amide group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or hydrogen, and more preferably Is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, or an alkoxycarbonyl group. The alkoxycarbonyl group is preferably C2 to C7, more preferably C2 to C6, more preferably C2 to C5, further preferably C2 to C4, further preferably C2 to C3, and particularly preferably C2. it can.

上記のN−は、Nの一価基を表し、この部分が五単糖の1位にグリコシド結合して、人工塩基として導入されている。すなわち、次式II:   N- above represents a monovalent group of N, and this part is glycosidically bonded to the 1-position of the pentasaccharide and introduced as an artificial base. That is, the following formula II:

で表されるリボヌクレオチド、または、次式III: Or a ribonucleotide represented by the following formula III:

で表されるデオキシリボヌクレオチドが、リン酸ジエステル結合によって、核酸の塩基配列中に導入されて、次式IV: Is introduced into a nucleic acid base sequence by a phosphodiester bond, and is represented by the following formula IV:

で表される核酸(ただし、Rbは、式Iの基が塩基部分として導入されたリボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドが、リン酸ジエステル結合によって塩基配列中に導入された核酸の鎖を表す)となっている。なお、別途説明しているように、1本鎖の核酸に導入される式Iの人工塩基の数は、1個に限られるものではない。 (Wherein Rb represents a nucleic acid strand in which a ribonucleotide or deoxyribonucleotide introduced with the group of formula I as a base moiety is introduced into a base sequence by a phosphodiester bond) Yes. As described separately, the number of artificial bases of formula I introduced into a single-stranded nucleic acid is not limited to one.

上記ビニルカルバゾール構造を有する光応答性の人工塩基を導入した核酸と、それに相補的な塩基配列を有する核酸とをハイブリダイズさせて、二重らせんを形成させることができ、形成した二重らせんに光照射を行うと、ハイブリダイズした相手方の核酸の配列中において、光反応性の人工塩基と相補的に対応して塩基対となるべき塩基から1塩基分だけ3’末端側にある塩基と、光架橋を形成する。   A double helix can be formed by hybridizing a nucleic acid introduced with a photoresponsive artificial base having the above-mentioned vinylcarbazole structure and a nucleic acid having a complementary base sequence to the formed double helix. When light irradiation is performed, in the sequence of the hybridized counterpart nucleic acid, a base that is one base from the base to be paired in a complementary manner with a photoreactive artificial base; Form photocrosslinks.

この光応答性の人工塩基が光架橋を形成可能である相手方の塩基は、ピリミジン環を有する塩基である。一方で、この光応答性の人工塩基は、プリン環を有する塩基とは光架橋を形成しない。すなわち、この光応答性の人工塩基は、天然の核酸塩基としては、シトシン、ウラシル、及びチミンに対して光架橋を形成し、一方で、グアニン及びアデニンに対しては光架橋を形成しないという、強い特異性を有している。したがって、本発明においては、それぞれの1本鎖核酸の相補的な関係は、光応答性の人工塩基に関して、この条件を満たすようになっている。一方、ハイブリダイズした相手方の核酸の配列中において、この光応答性の人工塩基と塩基対となるべき塩基の位置にある塩基については、相補鎖による2重らせんの形成を妨げない限りは、特段の制約がなく、どのような塩基であってもよく、例えば、天然の核酸塩基としては、シトシン、ウラシル、チミン、グアニン及びアデニンのいずれであっても使用することができる。   The counterpart base with which this photoresponsive artificial base can form a photocrosslink is a base having a pyrimidine ring. On the other hand, this photoresponsive artificial base does not form a photocrosslink with a base having a purine ring. That is, this photoresponsive artificial base forms a photocrosslink with cytosine, uracil, and thymine as natural nucleobases, whereas it does not form a photocrosslink with guanine and adenine. Has strong specificity. Therefore, in the present invention, the complementary relationship of each single-stranded nucleic acid satisfies this condition with respect to the photoresponsive artificial base. On the other hand, in the hybridized counterpart nucleic acid sequence, the base at the position of the base to be paired with this photoresponsive artificial base is not particularly limited as long as it does not prevent the formation of a double helix by the complementary strand. For example, any natural cytobase, uracil, thymine, guanine and adenine can be used as the natural nucleobase.

[1本鎖核酸への光応答性の人工塩基の導入の態様]
本発明の1本鎖核酸群のなかの上述した相補的な塩基配列の組は、それぞれの組のなかの少なくとも一方の塩基配列のなかの少なくとも1箇所に、上記式Iで表される人工塩基を、塩基配列中の核酸塩基の塩基部分として、有している。このように、人工塩基が導入されることによって、上述した相補的な塩基配列の組の全てを、それぞれ、光架橋によって共有結合的に結合することができる。また、このような光架橋の形成のために、上記の相補的な塩基配列の組は、上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき核酸の塩基配列の中の位置に、相補鎖による2重らせんの形成を妨げない限りは、どのような核酸塩基を有していてもよく、上記の相補的な塩基配列の組は、上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき塩基配列の中の位置の、3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有するものとなっている。
[Aspect of introduction of photoresponsive artificial base into single-stranded nucleic acid]
The set of complementary base sequences described above in the group of single-stranded nucleic acids of the present invention is an artificial base represented by the above formula I at least in one of the base sequences of each set. As the base portion of the nucleobase in the base sequence. As described above, by introducing the artificial base, all of the above-described complementary base sequence pairs can be covalently bonded to each other by photocrosslinking. In addition, for the formation of such photocrosslinking, the set of complementary base sequences described above is the base sequence of the nucleic acid where the complementary base should be located with respect to the artificial base represented by the above formula I. Any nucleobase may be present as long as it does not prevent formation of a double helix by a complementary strand, and the above-mentioned set of complementary base sequences is represented by the above formula I. It has a nucleobase having a pyrimidine ring as a base at a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the base sequence where a complementary base should be located with respect to the artificial base.

本発明の好適な実施の態様において、本発明の1本鎖核酸群においては、その全ての種類の1本鎖核酸の分子に、上記ビニルカルバゾール構造を有する光応答性の人工塩基を核酸塩基の塩基部分として導入されたものとすることができる。また、これとは別な好適な実施の態様において、本発明の1本鎖核酸群においては、その全ての種類の1本鎖核酸の分子のうちの半数に、上記ビニルカルバゾール構造を有する光応答性の人工塩基を核酸塩基の塩基部分として導入されたものとすることができ、残りの半数には光応答性の人工塩基を核酸塩基の塩基部分として導入される必要がないものとすることができる。   In a preferred embodiment of the present invention, in the single-stranded nucleic acid group of the present invention, the photoresponsive artificial base having the above-described vinylcarbazole structure is added to all types of single-stranded nucleic acid molecules. It can be introduced as a base moiety. In another preferred embodiment, in the single-stranded nucleic acid group of the present invention, half of the molecules of all types of single-stranded nucleic acids have a photoresponse having the vinylcarbazole structure. The artificial base may be introduced as the base part of the nucleobase, and the other half may not require the introduction of the photoresponsive artificial base as the base part of the nucleobase. it can.

好適な実施の態様において、本発明の1本鎖核酸群においては、次の条件(J):
1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m2aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
塩基配列m3aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m4aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、
塩基配列m(n+1)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+2)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、
塩基配列m(z+1)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
これらの1本鎖の核酸は、それぞれの1本鎖の核酸の塩基配列と相補的な塩基配列を有する1本鎖の核酸に含まれる上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき核酸の塩基配列の中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
これらの1本鎖の核酸は、上記式Iで表される人工塩基に対して相補的な塩基が位置すべき塩基配列の中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、という条件(J)
を、満たすものとすることができる。
In a preferred embodiment, in the single-stranded nucleic acid group of the present invention, the following condition (J):
The first single-stranded nucleic acid M 1 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 2a , an artificial base represented by the formula I is included,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 3a , an artificial base represented by the formula I is included,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 4a , an artificial base represented by the formula I is included,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 1) a , an artificial base represented by the formula I
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 2) a , an artificial base represented by the formula I
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m (z + 1) a , an artificial base represented by the formula I
These single-stranded nucleic acids are complementary to the artificial base represented by the above formula I contained in the single-stranded nucleic acid having a base sequence complementary to the base sequence of each single-stranded nucleic acid. Any nucleobase may be present at a position in the base sequence of the nucleic acid to which the correct base should be located,
These single-stranded nucleic acids have a pyrimidine ring as a base at the position adjacent to the 3 ′ end of the position in the base sequence where a base complementary to the artificial base represented by the above formula I should be located. Condition (J) that the nucleic acid base has
Can be satisfied.

この条件(J)は、例えば、zが2である場合には、上述した1本鎖核酸AおよびBの場合にあたり、1本鎖の核酸Aは、少なくとも塩基配列qaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、上記式Iで表される人工塩基を有し、1本鎖の核酸Bは、1本鎖の核酸Aの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Bの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、1本鎖の核酸Bは、1本鎖の核酸Aの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Bの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有し、一本鎖の核酸Bは、少なくとも塩基配列pbの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、1本鎖の核酸Aは、1本鎖の核酸Bの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Aの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、1本鎖の核酸Aは、一本鎖の核酸Bの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Aの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、というものとなる。このような条件が満たされれば、必要な光架橋は形成されるのであるから、剛直性などの所望に応じて、式Iで表される人工塩基をさらに導入することもできる。 This condition (J), for example, when z is 2, when the case of single-stranded nucleic acid A and B described above, a nucleic acid A of one strand, at least one location in at least the nucleotide sequence q a And the single-stranded nucleic acid B is complementary to the artificial base represented by the formula I in the single-stranded nucleic acid A. Any nucleobase may be present at the position in the nucleic acid B where a simple base should be located, and the single-stranded nucleic acid B is represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid A. A nucleic acid base having a pyrimidine ring as a base at the position adjacent to the 3 ′ end of the position in the nucleic acid B in which a base complementary to the artificial base to be located is located, as at least one portion of the nucleic acid bases in the nucleotide sequence p b, has an artificial base represented by the above formula I, the single-stranded nucleic acid May have any nucleobase at the position in the nucleic acid A where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid B should be located, The single-stranded nucleic acid A is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid A in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid B is to be located. It has a nucleobase having a pyrimidine ring as the base. If such conditions are satisfied, the necessary photocrosslinking is formed, and therefore an artificial base represented by the formula I can be further introduced as desired, such as rigidity.

好適な実施の態様において、、本発明の1本鎖核酸群においては、次の条件(K):
1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m1aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m2aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m3bの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m4aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
・・・
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+1)bの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m(n+2)aの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
最後の核酸の直前の核酸であるz−1番目の1本鎖の核酸Mz-1は、
塩基配列mzaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
塩基配列m(z-1)bの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、式Iで表される人工塩基を有し、
これらの1本鎖の核酸は、それぞれの1本鎖の核酸の塩基配列と相補的な塩基配列を有する1本鎖の核酸に含まれる上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき核酸の塩基配列の中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
これらの1本鎖の核酸は、上記式Iで表される人工塩基に対して相補的な塩基が位置すべき塩基配列の中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、という条件(K)
(ただし、条件(K)においては、zが2以上の偶数である)
を、満たすものとすることができる。
In a preferred embodiment, in the single-stranded nucleic acid group of the present invention, the following condition (K):
The first single-stranded nucleic acid M 1 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 1a , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 2a , an artificial base represented by the formula I is included,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m 3b , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m 4a , an artificial base represented by the formula I is included,
...
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 1) b , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m (n + 2) a , an artificial base represented by the formula I
The z-1st single-stranded nucleic acid M z-1 that is the nucleic acid immediately preceding the last nucleic acid is:
As the base portion of at least one nucleobase in the base sequence m za , an artificial base represented by the formula I is included,
As the base part of at least one nucleobase in the base sequence m (z-1) b , an artificial base represented by the formula I is included,
These single-stranded nucleic acids are complementary to the artificial base represented by the above formula I contained in the single-stranded nucleic acid having a base sequence complementary to the base sequence of each single-stranded nucleic acid. Any nucleobase may be present at a position in the base sequence of the nucleic acid to which the correct base should be located,
These single-stranded nucleic acids have a pyrimidine ring as a base at the position adjacent to the 3 ′ end of the position in the base sequence where a base complementary to the artificial base represented by the above formula I should be located. Condition (K) that it has a nucleobase having
(However, in the condition (K), z is an even number of 2 or more)
Can be satisfied.

この条件(K)は、例えば、zが2である場合には、上述した1本鎖核酸CおよびDの場合にあたり、一本鎖の核酸Cは、塩基配列qaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、上記式Iで表される人工塩基を有し、一本鎖の核酸Cは、塩基配列paの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、上記式Iで表される人工塩基を有し、一本鎖の核酸Dは、一本鎖の核酸Cの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Dの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、一本鎖の核酸Dは、一本鎖の核酸Cの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Dの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、というものとなる。この場合には、一本鎖の核酸Cの中に2箇所の人工塩基が導入され、1本鎖の核酸Dのなかには人工塩基が導入される必要がないものとなっている。このような条件が満たされれば、必要な光架橋は形成されるのであるから、剛直性などの所望に応じて、式Iで表される人工塩基をさらに導入することもできる。したがって、さらに、1本鎖の核酸Dのなかに人工塩基が導入されてもよい。 This condition (K), for example, when z is 2, when the case of single-stranded nucleic acid C and D described above, a nucleic acid C of single-stranded, at least one location in the nucleotide sequence q a as the base moiety of the nucleobase having an artificial base represented by the above formula I, the nucleic acid C of single-stranded, as the base moiety of the nucleobase of at least one location in the nucleotide sequence p a, in the formula I The single-stranded nucleic acid D having the artificial base represented is a position in the nucleic acid D where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid C should be located The single-stranded nucleic acid D should have a base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid C. The base in the position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid D has a nucleobase having a pyrimidine ring. In this case, two artificial bases are introduced into the single-stranded nucleic acid C, and no artificial base needs to be introduced into the single-stranded nucleic acid D. If such conditions are satisfied, the necessary photocrosslinking is formed, and therefore an artificial base represented by the formula I can be further introduced as desired, such as rigidity. Therefore, an artificial base may be further introduced into the single-stranded nucleic acid D.

この条件(K)は、例えば、zが1である場合には、上述した1本鎖核酸Eの場合にあたり、一本鎖の核酸Eは、塩基配列raの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、上記式Iで表される人工塩基を有し、一本鎖の核酸Eは、塩基配列rbの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、一本鎖の核酸Eは、一本鎖の核酸Eの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Eの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、一本鎖の核酸Eは、一本鎖の核酸Eの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Eの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、というものとなる。この場合には、1本鎖の核酸Eの中に少なくとも1箇所の人工塩基が導入されたものとなっており、必要な光架橋の形成はなされるが、剛直性などの所望に応じて、式Iで表される人工塩基をさらに導入することもできる。 This condition (K), for example, when z is 1, when the case of single-stranded nucleic acid E as described above, nucleic E single-stranded, at least one location of the nucleobases in the nucleotide sequence r a as the base moiety of having an artificial base represented by the formula I, acid E single-stranded, as at least one portion of the nucleic acid bases in the base sequence r b, artificial base represented by the formula I And the single-stranded nucleic acid E is in any position in the nucleic acid E where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid E should be located. The single-stranded nucleic acid E may have a nucleobase, and the single-stranded nucleic acid E in the nucleic acid E in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid E should be located It has a nucleobase having a pyrimidine ring as the base at the position adjacent to the 3 ′ end of the position. In this case, at least one artificial base is introduced into the single-stranded nucleic acid E, and the necessary photocrosslinking is formed. An artificial base represented by I can be further introduced.

[核酸ナノワイヤーの製造方法の態様]
上述のように、本発明に係る核酸ナノワイヤーの製造方法は、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群を、ハイブリダイズさせて、一本鎖核酸群に含まれる一本鎖核酸を単量体として含む、2本鎖核酸多量体を調製する工程、調製された2本鎖核酸多量体に光照射して、ハイブリダイズした一本鎖核酸の分子間に、光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、を含む方法によって、製造することができる。
[Mode of Manufacturing Method of Nucleic Acid Nanowire]
As described above, in the method for producing nucleic acid nanowires according to the present invention, a single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires is hybridized to form a single-stranded nucleic acid contained in the single-stranded nucleic acid group as a monomer. A step of preparing a double-stranded nucleic acid multimer, comprising: irradiating the prepared double-stranded nucleic acid multimer with light, forming a photocrosslink between the hybridized single-stranded nucleic acid molecules, It can manufacture by the method including the process of obtaining a wire.

上述した1本鎖の核酸AおよびBの場合には、これらの工程は、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Aと1本鎖の核酸Bとを、単量体として、ハイブリダイズさせて、核酸A単量体と核酸B単量体を含む、2本鎖核酸AB多量体を調製する工程、調製された2本鎖核酸AB多量体に光照射して、2本鎖核酸AB多量体を構成する核酸A単量体および核酸B単量体の分子間に光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、というものとなる。   In the case of the single-stranded nucleic acids A and B described above, these steps are carried out by converting the single-stranded nucleic acid A and the single-stranded nucleic acid B included in the single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production into a single strand. A step of preparing a double-stranded nucleic acid AB multimer comprising a nucleic acid A monomer and a nucleic acid B monomer by hybridization, and irradiating the prepared double-stranded nucleic acid AB multimer with light That is, a step of forming a nucleic acid nanowire by forming a photocrosslink between the molecules of the nucleic acid A monomer and the nucleic acid B monomer constituting the double-stranded nucleic acid AB multimer.

また、上述した1本鎖の核酸CおよびDの場合には、これらの工程は、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Cと1本鎖の核酸Dとを、単量体として、ハイブリダイズさせて、核酸C単量体と核酸D単量体を含む、2本鎖核酸CD多量体を調製する工程、調製された2本鎖核酸CD多量体に光照射して、2本鎖核酸CD多量体を構成する核酸C単量体および核酸D単量体の分子間に光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、というものとなる。   Further, in the case of the single-stranded nucleic acids C and D described above, these steps include the single-stranded nucleic acid C and the single-stranded nucleic acid D included in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires. , A step of preparing a double-stranded nucleic acid CD multimer containing a nucleic acid C monomer and a nucleic acid D monomer by hybridization as a monomer, and irradiating the prepared double-stranded nucleic acid CD multimer with light Thus, a step of forming a nucleic acid nanowire by forming a photocrosslink between the molecules of the nucleic acid C monomer and the nucleic acid D monomer constituting the double-stranded nucleic acid CD multimer is obtained.

また、上述した1本鎖の核酸Eの場合には、これらの工程は、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群に含まれる1本鎖の核酸Eを、単量体として、ハイブリダイズさせて、核酸E単量体を含む、2本鎖核酸EE多量体を調製する工程、調製された2本鎖核酸EE多量体に光照射して、2本鎖核酸EE多量体を構成する核酸E単量体の分子間に光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、というものとなる。   In the case of the single-stranded nucleic acid E described above, these steps are performed by hybridizing the single-stranded nucleic acid E contained in the single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires as a monomer. , A step of preparing a double-stranded nucleic acid EE multimer containing a nucleic acid E monomer, and light irradiation of the prepared double-stranded nucleic acid EE multimer to form a double-stranded nucleic acid EE multimer. This is a process of forming a nucleic acid nanowire by forming a photocrosslink between molecules of a monomer.

[ハイブリダイズ]
核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群のハイブリダイズは、1本鎖の核酸をハイブリダイズさせて配列特異的に二重らせんを形成させるために用いられる公知の手順と条件によって、行うことができる。好ましい実施の態様において、1本鎖の核酸が十分に解離する温度まで加熱し、例えば、88〜96℃、89〜95℃、90〜94℃の範囲の温度に加熱し、例えば、30〜600秒、60〜300秒の範囲の時間、それを保持して十分に解離させて、次に配列特異的なアニーリングが生じるように徐冷し、例えば、少なくとも70℃から30℃までの冷却の間、あるいは少なくとも70℃から25℃までの冷却の間、あるいは少なくとも70℃から4℃までの冷却の間、例えば、0.5〜4℃/時間、0.7〜2℃/時間、0.8〜1.2℃/時間の冷却速度で徐冷して、アニーリングを行うことによって、ハイブリダイズを実施することができる。好適な実施の態様において、冷却は、光照射を行う温度に到達するまで、行うことができる。
[Hybridization]
Hybridization of a single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires can be performed according to known procedures and conditions used to hybridize single-stranded nucleic acids to form a sequence-specific duplex. . In a preferred embodiment, it is heated to a temperature at which single-stranded nucleic acid is sufficiently dissociated, for example, heated to a temperature in the range of 88-96 ° C, 89-95 ° C, 90-94 ° C, such as 30-600. Hold for a period of time in the range of 60 to 300 seconds, fully dissociate and then slowly cool to produce sequence specific annealing, for example, during cooling from at least 70 ° C. to 30 ° C. Or during cooling from at least 70 ° C. to 25 ° C., or during cooling from at least 70 ° C. to 4 ° C., for example, 0.5-4 ° C./hour, 0.7-2 ° C./hour, 0.8 Hybridization can be performed by annealing at a cooling rate of ˜1.2 ° C./hour and annealing. In a preferred embodiment, the cooling can be performed until the temperature at which the light irradiation is performed is reached.

[光照射]
光架橋を形成させるための光照射は、一般に330〜370nmの範囲、好ましくは330〜360nmの波長を含む光を使用することができる。また、好適な実施の態様において、366nmの波長を含む光、特に好ましくは、366nmの単波長のレーザー光を使用することができる。光架橋反応を進行させるためには、一般に0〜50℃、好ましくは0〜40℃、さらに好ましくは0〜30℃の範囲の温度、例えば0〜25℃、4〜30℃、4〜25℃の範囲の温度で光照射を行うことができる。好適な実施の態様において、1本鎖の核酸としてDNAを使用する場合に、例えば、0〜30℃、4〜25℃、0〜10℃、0〜6℃、0〜5℃、0〜4℃の範囲の温度で光照射を行うことができる。好適な実施の態様において、1本鎖の核酸としてRNAを使用する場合に、例えば、0〜30℃、4〜30℃、4〜25℃、10〜30℃、15〜30℃、20〜30℃、20〜25℃の範囲の温度で光照射を行うことができる。この光架橋は、光反応を使用しているために、光照射時のpH、塩濃度などに特段の制約がない点で有利である。この光架橋の形成は、光照射によって極めて迅速に進行するために、光照射の時間は、酵素反応などと比較して、極めて短時間で十分であり、例えば、0.01〜30秒間、0.01〜20秒間、0.01〜20秒間、0.05〜10秒間、0.1〜10秒間、0.1〜5秒間、0.1〜1秒間などの光照射時間とすることができる。この光架橋の形成は、極めて短時間で生じる一方で、本発明では、この光照射時間の長短の制御によって、核酸ナノワイヤーの長さを、制御することができる。光照射時間を長くすることによって、核酸ナノワイヤーの長さを長くすることができる。光照射によって生じる光架橋は、共有結合であって、十分に安定であり、例えば、核酸二重らせんが完全に解離してしまうような強い変性条件下においても、切断されることはない。
[Light irradiation]
The light irradiation for forming the photocrosslink can use light generally having a wavelength in the range of 330 to 370 nm, preferably 330 to 360 nm. In a preferred embodiment, light having a wavelength of 366 nm, particularly preferably, laser light having a single wavelength of 366 nm can be used. In order to advance the photocrosslinking reaction, it is generally 0-50 ° C, preferably 0-40 ° C, more preferably 0-30 ° C, such as 0-25 ° C, 4-30 ° C, 4-25 ° C. The light irradiation can be performed at a temperature in the range. In a preferred embodiment, when DNA is used as a single-stranded nucleic acid, for example, 0 to 30 ° C., 4 to 25 ° C., 0 to 10 ° C., 0 to 6 ° C., 0 to 5 ° C., 0 to 4 Light irradiation can be performed at a temperature in the range of ° C. In a preferred embodiment, when RNA is used as a single-stranded nucleic acid, for example, 0 to 30 ° C, 4 to 30 ° C, 4 to 25 ° C, 10 to 30 ° C, 15 to 30 ° C, 20 to 30 ° C. Light irradiation can be performed at a temperature in the range of 20 ° C to 20 ° C. This photocrosslinking is advantageous in that there are no particular restrictions on pH, salt concentration, etc. during light irradiation because of the use of a photoreaction. Since the formation of this photocrosslinking proceeds very rapidly by light irradiation, the time of light irradiation is sufficiently short compared with an enzyme reaction or the like, for example, 0.01 to 30 seconds, 0 Light irradiation time such as 0.01 to 20 seconds, 0.01 to 20 seconds, 0.05 to 10 seconds, 0.1 to 10 seconds, 0.1 to 5 seconds, and 0.1 to 1 second can be set. . While the formation of this photocrosslinking occurs in a very short time, in the present invention, the length of the nucleic acid nanowire can be controlled by controlling the length of the light irradiation time. By lengthening the light irradiation time, the length of the nucleic acid nanowire can be increased. Photocrosslinking caused by light irradiation is a covalent bond and is sufficiently stable. For example, it is not cleaved even under strong denaturing conditions in which the nucleic acid duplex is completely dissociated.

[核酸ナノワイヤー]
本発明の核酸ナノワイヤーは、その直径は、約2nmとなっており、核酸二重らせんと同じ細さとなっていることから、核酸ナノワイヤーとして原理的に考えられる最も小さい直径を、達成している。本発明の核酸ナノワイヤーの長さは、1μmよりも小さな長さのものから、5μmを超える十分な長さのものまでを得ることができる。この長さは、光照射によって制御することができる。本発明の核酸ナノワイヤーは、棒状(直線状)の構造物として得られていることが、AFM観察によって明らかとなっており、高い剛直性を備えている。同条件で、DNA二重らせんをAFM観察した場合には、紐状に屈曲して絡まっていることが通常であるので、本発明の核酸ナノワイヤーが、視野の分子のほぼ全てが棒状(直線状)のワイヤーとして観察されるほどに高い剛直性を備えていることは、驚くべきことである。また、従来からDNAナノワイヤーが、次世代半導体回路の微細化技術において使用される導電性ナノ配線として、有望であると考えられている理由は、π電子を有する環構造が二重らせんの中心にスタッキングされて導電性を発揮することにある。本発明の核酸ナノワイヤーにおいては、導入された人工核酸塩基は、ビニルカルバゾール構造を有しており、すなわち、π電子のスタッキングの連続性を損なわないものとなっている。したがって、本発明の核酸ナノワイヤーは、次世代半導体回路の微細化技術において使用される導電性ナノ配線として、有利なものとなっている。
[Nucleic acid nanowires]
Since the nucleic acid nanowire of the present invention has a diameter of about 2 nm and is as thin as a nucleic acid double helix, it achieves the smallest diameter that can be considered in principle as a nucleic acid nanowire. Yes. The length of the nucleic acid nanowire of the present invention can be from a length smaller than 1 μm to a length sufficiently longer than 5 μm. This length can be controlled by light irradiation. The nucleic acid nanowire of the present invention has been obtained as a rod-like (linear) structure by AFM observation, and has high rigidity. Under the same conditions, when an AFM observation of a DNA double helix is performed, it is normal that the nucleic acid nanowire of the present invention is almost rod-shaped (straight line) because it is usually bent and entangled in a string shape It is surprising that it has such a high rigidity that it can be observed as a wire. The reason why DNA nanowires have been considered promising as conductive nanowirings used in next-generation semiconductor circuit miniaturization technology is that the ring structure with π electrons is the center of the double helix. And exhibiting conductivity. In the nucleic acid nanowire of the present invention, the introduced artificial nucleobase has a vinyl carbazole structure, that is, does not impair the continuity of π-electron stacking. Therefore, the nucleic acid nanowire of the present invention is advantageous as a conductive nanowiring used in the next-generation semiconductor circuit miniaturization technology.

以下に実施例をあげて、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The present invention is not limited to the examples illustrated below.

[製造例1]
[ビニルカルバゾール構造の人工塩基を塩基部分に有するODNの合成]
上記式Iの人工塩基を塩基部分に有する核酸として、次の式V:
[Production Example 1]
[Synthesis of ODN having an artificial base of vinylcarbazole structure in the base moiety]
As a nucleic acid having an artificial base of the above formula I in the base moiety, the following formula V:

で表されるヌクレオチド(CNVK)を塩基配列中に有するODN(オリゴデオキシリボヌクレオチド)を製造するために、次のScheme 1 にしたがって合成を行った。合成は、特許文献1(国際公開公報WO2009/066447号)に開示された手順にしたがって行った。 In order to produce ODN (oligodeoxyribonucleotide) having the nucleotide represented by ( CNV K) in the base sequence, synthesis was performed according to the following Scheme 1. The synthesis was performed according to the procedure disclosed in Patent Document 1 (International Publication No. WO2009 / 066447).

上記Scheme 1に沿って、carbazoleから3-Iodocarbazole (1)を、さらに3-Cyanovinylcarbazole (2)を、さらに3-Cyanovinylcarbazole-1’-β-deoxyriboside-3’,5’-di-(p-toluoyl)ester (3)を、さらに3-Cyanovinylcarbazole-1’-β-deoxyriboside (4)を、さらに5’-O-(4,4’-dimethoxytrityl)-3-Cyanovinylcarbazole-1’-β-deoxyriboside (5)を、さらに[5’-O-(4,4’-dimethoxytrityl)-3-Cyanovinylcarbazole-1’-β-deoxyriboside-3’-O-(cyano ethoxy-N,N-diisopropylamino)phosphoramidite (6)を、順に合成した。得られた(6)のアミダイト体を、DNA/RNAシンセサイザー(Applied Biosystems社製、ABI3400)によって、アミダイト法によるDNA合成に使用して、3−シアノビニルカルバゾール−1’−β−デオキシリボシド (CNVK)を含有する種々のODN(ODN containing 3-cyanovinylcarbazole-1’-β-deoxyriboside (CNVK))を合成した。合成後、28%アンモニア水を用いて55 ℃で8時間脱保護を行った。その後、HPLCにて精製を行い、質量分析により目的配列であることを確認した。得られたODN配列を、次の表1に示す。 According to Scheme 1 above, carbazole to 3-Iodocarbazole (1), further 3-Cyanovinylcarbazole (2), further 3-Cyanovinylcarbazole-1'-β-deoxyriboside-3 ', 5'-di- (p-toluoyl ) ester (3), 3-Cyanovinylcarbazole-1'-β-deoxyriboside (4), 5'-O- (4,4'-dimethoxytrityl) -3-Cyanovinylcarbazole-1'-β-deoxyriboside (5) ) And (5'-O- (4,4'-dimethoxytrityl) -3-Cyanovinylcarbazole-1'-β-deoxyriboside-3'-O- (cyano ethoxy-N, N-diisopropylamino) phosphoramidite (6) Were synthesized in order. The amidite obtained in (6) was used for DNA synthesis by the amidite method using a DNA / RNA synthesizer (Applied Biosystems, ABI3400), and 3-cyanovinylcarbazole-1′-β-deoxyriboside (CNVK ) Containing various ODNs (ODN containing 3-cyanovinylcarbazole-1′-β-deoxyriboside ( CNV K)). After the synthesis, deprotection was performed for 8 hours at 55 ° C. using 28% aqueous ammonia. Then, it refine | purified by HPLC and confirmed that it was the target arrangement | sequence by mass spectrometry. The obtained ODN sequence is shown in Table 1 below.

[実施例1]
[核酸ナノワイヤーの合成(タイプ1)]
1本鎖核酸A(ODN A)と1本鎖核酸B(ODN B)を用いて、CNVKを含むODNを2種類用いて作成したタイプ(Type1)の核酸ナノワイヤーを、以下のように合成した。この合成の流れを、次のScheme 2に示す。
[Example 1]
[Synthesis of nucleic acid nanowires (type 1)]
Using a single-stranded nucleic acid A (ODN A) and a single-stranded nucleic acid B (ODN B), a nucleic acid nanowire of the type (Type 1) created using two types of ODN containing CNV K is synthesized as follows: did. The flow of this synthesis is shown in Scheme 2 below.

Scheme 2に示されているように、ODN AおよびODN Bでは、CNVKに対して相補的塩基対をつくるべき位置の塩基として、T又はGを有しており、CNVKはこの塩基の3’末端側に隣接する塩基であるTに対して、光架橋(矢印で示す)を形成する。 As shown in Scheme 2, ODN A and ODN B have T or G as a base at a position to form a complementary base pair with respect to CNV K. CNV K has 3 of this base. A photocrosslink (indicated by an arrow) is formed on T which is a base adjacent to the terminal side.

CNVKを含むODN A 12.5 μMとCNVKを含むODN B 12.5 μMをバッファー(100 mM NaCl, 10 mM MgCl2, 20 mM Tris-acetate(pH7.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X)中でアニーリングを行った。アニーリングは最初90 ℃で5分間加熱し、70 ℃から4 ℃まで1時間に1 ℃づつ下がるように行った。その後、UV-LED照射機を用い366 nm光を4 ℃で0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2, 5秒間照射して光反応物を得た。得られた光反応物の変性PAGE解析結果を図1に示す。 ODN A 12.5 [mu] M and buffer ODN B 12.5 [mu] M containing CNV K containing CNV K (100 mM NaCl, 10 mM MgCl 2, 20 mM Tris-acetate (pH7.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X) Annealing was performed inside. Annealing was first heated at 90 ° C. for 5 minutes and then decreased from 70 ° C. to 4 ° C. by 1 ° C. per hour. Thereafter, 366 nm light was irradiated at 4 ° C. for 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2, and 5 seconds using a UV-LED irradiator to obtain a photoreactant. The denaturation PAGE analysis result of the obtained photoreactant is shown in FIG.

[変性PAGE結果]
図1は、次の条件で行った変性PAGE(ポリアクリルアミド電気泳動)の結果である。
・サンプル条件 光照射後のサンプルを8M尿素入りのホルムアミドで10倍希釈
・ゲル 8M 尿素、25%ホルムアミド、15%アクリルアミド
・泳動条件 150 Vで120分間泳動
・染色 10000倍希釈したSYBRgoldで20分間染色
[Denatured PAGE result]
FIG. 1 shows the results of denaturing PAGE (polyacrylamide electrophoresis) performed under the following conditions.
・ Sample conditions Dilute the sample after light irradiation 10 times with formamide containing 8M urea ・ Gel 8M urea, 25% formamide, 15% acrylamide ・ Migration conditions 150 V for 120 minutes
・ Dyeing SYBRgold diluted 10,000 times for 20 minutes

図1の各レーンは、左端のレーン(レーン1)から右端のレーン(レーン10)まで、次の通りである。
Lane 1. 25 bp DNA Lader (25 merごとにバンドが現れるラダー)
Lane 2. 光照射を行っていないサンプル
Lane 3. 光照射0.1秒のサンプル
Lane 4. 光照射0.2秒のサンプル
Lane 5. 光照射0.3秒のサンプル
Lane 6. 光照射0.4秒のサンプル
Lane 7. 光照射0.5秒のサンプル
Lane 8. 光照射1秒のサンプル
Lane 9. 光照射2秒のサンプル
Lane 10. 光照射5秒のサンプル
Each lane in FIG. 1 is as follows from the leftmost lane (lane 1) to the rightmost lane (lane 10).
Lane 1. 25 bp DNA Lader (Ladder where a band appears every 25 mer)
Lane 2. Sample without light irradiation
Lane 3. Sample with 0.1 second light irradiation
Lane 4. Sample with 0.2 second light irradiation
Lane 5. Sample with 0.3 second light irradiation
Lane 6. Sample with 0.4 second light irradiation
Lane 7. Sample with 0.5 second light irradiation
Lane 8. Sample with 1 second light irradiation
Lane 9. Sample with 2 seconds of light irradiation
Lane 10. Sample with 5 seconds of light irradiation

変性PAGE解析結果より光照射前(光照射0秒)では変性条件下で単量体の原料しか確認できないが、光照射を行うことによって、バンドが高分子量側にシフトしていっていることが確認できた。これは光照射によるクロスリンク形成によって1本鎖のDNA鎖(単量体)同士がつなぎとめられており、変性条件下でも安定な多量体構造が生じていることが確認された。次にどのような構造が出来ているのかを確認するためにAFM測定を行った。光照射後のサンプルを水もしくはテトラヒドロキシフラン(THF)で50倍希釈した後に3-Aminopropytriethoxysilaneで表面をコートしたMICAに5 μl滴下し、2分間静置、1 mlの水でwashした後、窒素を吹きかけ水分を取り除いてゆき、AFM(原子間力顕微鏡、NanoScope 3D, Veeco)による測定を行った。AFMは大気中で測定を行った。AFM測定結果を図2及び図3に示す。   From the denaturing PAGE analysis results, only the monomer raw material can be confirmed under denaturing conditions before light irradiation (light irradiation 0 seconds), but it is confirmed that the band is shifted to the high molecular weight side by light irradiation. did it. This confirmed that single-stranded DNA strands (monomers) were linked together by the formation of crosslinks by light irradiation, and a stable multimeric structure was produced even under denaturing conditions. Next, AFM measurement was performed to confirm what structure was made. The sample after light irradiation was diluted 50-fold with water or tetrahydroxyfuran (THF), dropped 5 μl onto MICA whose surface was coated with 3-Aminopropytriethoxysilane, allowed to stand for 2 minutes, washed with 1 ml of water, then nitrogen. The water was removed by spraying and measurement with an AFM (atomic force microscope, NanoScope 3D, Veeco) was performed. AFM was measured in the atmosphere. AFM measurement results are shown in FIGS.

[AFM測定結果]
図2は、5μm×5μmのスキャンサイズのAFM結果を示す写真である。この5μmの正方形の視野を上下左右に4分割したなかの左上のあたる視野に、わずかにたわんだ棒状(ワイヤー状)の構造物が確認される。このワイヤー構造物をほぼ直角に横切る線分が、5μmの正方形の視野の上方中央から左下に示されており、ワイヤーをはさんでこの線分の2箇所に、矢印を付した。
[AFM measurement result]
FIG. 2 is a photograph showing an AFM result of a scan size of 5 μm × 5 μm. A slightly bent rod-like (wire-like) structure is confirmed in the upper left visual field obtained by dividing the 5 μm square visual field into four parts vertically and horizontally. A line segment crossing the wire structure at a substantially right angle is shown from the upper center to the lower left of the 5 μm square field of view, and arrows are attached to two portions of the line segment across the wire.

この線分に沿って、Z軸(高低差)をプロファイルした結果が、図3である。図3にも、図2の矢印と同じ箇所に、矢印を付した。図3の結果から、矢印の間であって、ちょうどワイヤーが存在する位置に、高さ約2nmのピークが存在すること、すなわち、高さ約2nmの構造物が存在することが確認される。これは、DNA-DNAの二重螺旋構造(B型の二重螺旋)の高さ2 nmとおおよそ一致するため、目的とする構造の核酸ナノワイヤーが得られていることが、確認された。   FIG. 3 shows the result of profiling the Z axis (height difference) along this line segment. Also in FIG. 3, arrows are attached to the same portions as the arrows in FIG. From the result of FIG. 3, it is confirmed that there is a peak with a height of about 2 nm, that is, a structure with a height of about 2 nm exists just between the arrows and at the position where the wire exists. This almost coincides with the height of 2 nm of the double-helix structure of DNA-DNA (B-type double helix), so that it was confirmed that nucleic acid nanowires of the target structure were obtained.

図4は、さらに多数の核酸ナノワイヤーについてのAFM結果を示す写真である。図4の視野や10μm×10μmの正方形であり、視野の右下のバーは、1μmを示す。核酸ナノワイヤーは種々の長さのものが確認され、いずれも棒状に伸びた構造をとっており、剛直性あるワイヤーとなっていることが、確認された。同条件で、DNA二重らせんを観察した場合には、紐状に屈曲して絡まっていることが通常であるので、視野の分子のほぼ全てが剛直性あるワイヤーとして観察されることは、驚くべきことである。   FIG. 4 is a photograph showing AFM results for a larger number of nucleic acid nanowires. The field of view in FIG. 4 or a 10 μm × 10 μm square, and the bar on the lower right of the field of view indicates 1 μm. Nucleic acid nanowires were confirmed to have various lengths, all of which had a rod-like structure, and were confirmed to be rigid wires. When a DNA double helix is observed under the same conditions, it is normal that almost all of the molecules in the field of view are observed as a rigid wire because it is usually bent and entangled in a string shape. It is to be done.

図5は、図4のAFM結果から、核酸ナノワイヤーの長さの分布を求めて得られたヒストグラムである。横軸はワイヤーの長さ、縦軸はその長さの分布数を示している。ワイヤーの長さは、1μmに満たないものから5μmを超えるものまで存在し、この条件での平均の長さは2.13μmだった。   FIG. 5 is a histogram obtained by obtaining the length distribution of the nucleic acid nanowires from the AFM result of FIG. The horizontal axis indicates the length of the wire, and the vertical axis indicates the number of distributions of the length. The length of the wire was from less than 1 μm to over 5 μm, and the average length under these conditions was 2.13 μm.

[実施例2]
[核酸ナノワイヤーの合成(タイプ2)]
CNVKを2箇所に含む1本鎖核酸C(ODN C)と、CNVKを含まない天然の核酸塩基のみからなる1本鎖DNAとを用いて、CNVKを2箇所に含むODNを1種類と天然DNAを用いて作成したタイプ(Type2)の核酸ナノワイヤーを、以下のように合成した。この合成の流れを、次のScheme 3に示す。
[Example 2]
[Synthesis of nucleic acid nanowires (type 2)]
A single-stranded nucleic acid containing CNV K in two places C (ODN C), by using the single-stranded DNA consisting of only natural nucleic acid bases that do not contain CNV K, 1 kind of ODN containing CNV K in two places And a nucleic acid nanowire of type (Type 2) prepared using natural DNA was synthesized as follows. The flow of this synthesis is shown in Scheme 3 below.

Scheme 3に示されているように、この場合には、CNVKに対して相補的塩基対をつくるべき位置の塩基として、C又はGを有しており、CNVKはこの塩基の3’末端側に隣接する塩基であるTに対して、光架橋(矢印で示す)を形成する。 As shown in Scheme 3, in this case, as the base position to make complementary base pairs with respect to CNV K, it has a C or G, CNV K 3 'end of the base A photocrosslink (indicated by an arrow) is formed with respect to T which is a base adjacent to the side.

CNVKを含まない天然のDNA配列(5’-TGAGGTAGTAGTTTGTGCTGTT-3’) (ODN Dに相当する)12.5 μMと、CNVKを含むODN C 12.5 μMをバッファー(100 mM NaCl, 10 mM MgCl2, 20 mM Tris-acetate(pH7.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X)中でアニーリングを行った。アニーリングは最初90 ℃で5分間加熱し、70 ℃から4 ℃まで1時間に1 ℃づつ下がるように行った。その後、UV-LED照射機を用い366 nm光を4 ℃で0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2, 5秒間照射した光反応物を得た。得られた光反応物の変性PAGE解析結果を図6に示す。 Natural DNA sequence without CNV K (5'-TGAGGTAGTAGTTTGTGCTGTT-3 ') 12.5 μM (corresponding to ODN D) and ODN C 12.5 μM with CNV K buffer (100 mM NaCl, 10 mM MgCl 2 , 20 Annealing was performed in mM Tris-acetate (pH 7.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X). Annealing was first heated at 90 ° C. for 5 minutes and then decreased from 70 ° C. to 4 ° C. by 1 ° C. per hour. Thereafter, a photoreactant obtained by irradiating 366 nm light at 4 ° C. for 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2, 5 seconds using a UV-LED irradiator was obtained. The denaturation PAGE analysis result of the obtained photoreactant is shown in FIG.

[変性PAGE結果]
図6は、図1と同じ条件で行った変性PAGE(ポリアクリルアミド電気泳動)の結果である。
[Denatured PAGE result]
FIG. 6 shows the results of denaturing PAGE (polyacrylamide electrophoresis) performed under the same conditions as in FIG.

図6の各レーンは、左端のレーン(レーン1)から右端のレーン(レーン10)まで、次の通りである。
Lane 1. 25 bp DNA Lader (25 merごとにバンドが現れるラダー)
Lane 2. 光照射を行っていないサンプル
Lane 3. 光照射0.1秒のサンプル
Lane 4. 光照射0.2秒のサンプル
Lane 5. 光照射0.3秒のサンプル
Lane 6. 光照射0.4秒のサンプル
Lane 7. 光照射0.5秒のサンプル
Lane 8. 光照射1秒のサンプル
Lane 9. 光照射2秒のサンプル
Lane 10. 光照射5秒のサンプル
Each lane in FIG. 6 is as follows from the leftmost lane (lane 1) to the rightmost lane (lane 10).
Lane 1. 25 bp DNA Lader (Ladder where a band appears every 25 mer)
Lane 2. Sample without light irradiation
Lane 3. Sample with 0.1 second light irradiation
Lane 4. Sample with 0.2 second light irradiation
Lane 5. Sample with 0.3 second light irradiation
Lane 6. Sample with 0.4 second light irradiation
Lane 7. Sample with 0.5 second light irradiation
Lane 8. Sample with 1 second light irradiation
Lane 9. Sample with 2 seconds of light irradiation
Lane 10. Sample with 5 seconds of light irradiation

この結果から、天然の配列を有するDNAとCNVKを含むODNとでも光照射によって光架橋を形成して多量体構造となっていることが確認できた。そして、天然の塩基配列(DNA)とCNVKを2つ含むODNとでも核酸ワイヤーの合成が可能だということが示された。 From this result, it was confirmed that even DNA having a natural sequence and ODN containing CNV K formed a photocrosslink by light irradiation to form a multimeric structure. It was also shown that nucleic acid wires can be synthesized with natural nucleotide sequences (DNA) and ODN containing two CNV Ks.

[実施例3]
[核酸ナノワイヤーの合成(タイプ3)]
CNVKを2箇所に含む1本鎖核酸C(ODN C)と、CNVKを含まない天然の核酸塩基のみからなる1本鎖RNAとを用いて、CNVKを2箇所に含むODNを1種類と天然RNAを用いて作成したタイプ(Type3)の核酸ナノワイヤーを、以下のように合成した。この合成の流れを、次のScheme 4に示す。
[Example 3]
[Synthesis of nucleic acid nanowires (type 3)]
A single-stranded nucleic acid containing CNV K in two places C (ODN C), by using the single-stranded RNA consisting of only natural nucleic acid bases that do not contain CNV K, 1 kind of ODN containing CNV K in two places And a nucleic acid nanowire of type (Type 3) prepared using natural RNA was synthesized as follows. The flow of this synthesis is shown in Scheme 4 below.

Scheme 4に示されているように、この場合には、CNVKに対して相補的塩基対をつくるべき位置の塩基として、C又はGを有しており、CNVKはこの塩基の3’末端側に隣接する塩基であるUに対して、光架橋(矢印で示す)を形成する。 As shown in Scheme 4, in this case, as the base position to make complementary base pairs with respect to CNV K, it has a C or G, CNV K 3 'end of the base A photocrosslink (indicated by an arrow) is formed with respect to U which is a base adjacent to the side.

CNVKを含まない天然のRNA配列(5’-UGAGGUAGUAGUUUGU GCUGUU-3’) 12.5 μMと、CNVKを含むODN C 12.5 μMをバッファー(100 mM NaCl, 5 mM MgCl2, 20 mM Tris-acetate(pH7.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X)中でアニーリングを行った。アニーリングは最初90 ℃で5分間加熱し、70 ℃から25 ℃まで1時間に1 ℃づつ下がるように行った。その後、UV-LED照射機を用い366 nm光を25 ℃で0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2, 5, 10秒間照射した光反応物を得た。得られた光反応物の変性PAGE解析結果を図7に示す。 Natural RNA sequence without CNV K (5'-UGAGGUAGUAGUUUGU GCUGUU-3 ') 12.5 μM and ODN C 12.5 μM with CNV K buffer (100 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , 20 mM Tris-acetate (pH7 0.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X). Annealing was first heated at 90 ° C. for 5 minutes and then decreased from 70 ° C. to 25 ° C. by 1 ° C. per hour. Then, the photoreaction material which irradiated 366 nm light for 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2, 5, and 10 second at 25 degreeC using the UV-LED irradiation machine was obtained. The denaturation PAGE analysis result of the obtained photoreactant is shown in FIG.

[変性PAGE結果]
図7は、図1と同じ条件で行った変性PAGE(ポリアクリルアミド電気泳動)の結果である。
[Denatured PAGE result]
FIG. 7 shows the results of denaturing PAGE (polyacrylamide electrophoresis) performed under the same conditions as in FIG.

図7の各レーンは、左端のレーン(レーン1)から右端のレーン(レーン11)まで、次の通りである。
Lane 1. 10 bp DNA Lader (10 merごとにバンドが現れるラダー)
Lane 2. 光照射を行っていないサンプル
Lane 3. 光照射0.1秒のサンプル
Lane 4. 光照射0.2秒のサンプル
Lane 5. 光照射0.3秒のサンプル
Lane 6. 光照射0.4秒のサンプル
Lane 7. 光照射0.5秒のサンプル
Lane 8. 光照射1秒のサンプル
Lane 9. 光照射2秒のサンプル
Lane 10. 光照射5秒のサンプル
Lane 11. 光照射10秒のサンプル
Each lane in FIG. 7 is as follows from the leftmost lane (lane 1) to the rightmost lane (lane 11).
Lane 1. 10 bp DNA Lader (Ladder where a band appears every 10 mer)
Lane 2. Sample without light irradiation
Lane 3. Sample with 0.1 second light irradiation
Lane 4. Sample with 0.2 second light irradiation
Lane 5. Sample with 0.3 second light irradiation
Lane 6. Sample with 0.4 second light irradiation
Lane 7. Sample with 0.5 second light irradiation
Lane 8. Sample with 1 second light irradiation
Lane 9. Sample with 2 seconds of light irradiation
Lane 10. Sample with 5 seconds of light irradiation
Lane 11. Sample with 10 seconds light irradiation

この結果から、天然の配列を有するRNAとCNVKを含むODNとでも光照射によって光架橋を形成して多量体構造となっていることが確認できた。そして、天然の塩基配列(RNA)とCNVKを2つ含むODNとでも核酸ワイヤーの合成が可能だということが示された。また、実験で使用したRNAは20 mer前後の天然の配列であり、生体内ではmiRNA程度の長さにあたることから、本発明が、核酸ナノワイヤーを用いたSNPsの検出にも利用可能であることが示された。 From these results, it was confirmed that RNA having a natural sequence and ODN containing CNV K also formed a multimeric structure by forming a photocrosslink by light irradiation. It was also shown that nucleic acid wires can be synthesized with natural nucleotide sequences (RNA) and ODN containing two CNV Ks. In addition, the RNA used in the experiment is a natural sequence of about 20 mer, and is about the length of miRNA in vivo. Therefore, the present invention can be used for the detection of SNPs using nucleic acid nanowires. It has been shown.

[実施例4]
[核酸ナノワイヤーの合成(タイプ4)]
CNVKを2箇所に含む1本鎖核酸E(ODN E)を用いて、CNVKを2箇所に含むODNを1種類のみ用いて作成したタイプ(Type4)の核酸ナノワイヤーを、以下のように合成した。この合成の流れを、次のScheme 5に示す。
[Example 4]
[Synthesis of nucleic acid nanowires (type 4)]
Using a single-stranded nucleic acid E (ODN E) containing CNV K in two locations and using only one type of ODN containing CNV K in two locations, type 4 nucleic acid nanowires are Synthesized. The flow of this synthesis is shown in Scheme 5 below.

Scheme 5に示されているように、この場合には、CNVKに対して相補的塩基対をつくるべき位置の塩基として、A又はTを有しており、CNVKはこの塩基の3’末端側に隣接する塩基であるTに対して、光架橋(矢印で示す)を形成する。 As shown in Scheme 5, in this case, as the base position to make complementary base pairs with respect to CNV K, we have A or T, CNV K 3 'end of the base A photocrosslink (indicated by an arrow) is formed with respect to T which is a base adjacent to the side.

CNVKを2箇所に含むODN E (5’- CTTCCGGACNVKGCATGTACACNVKG -3’)25 μMをバッファー(100 mM NaCl, 10 mM MgCl2, 20 mM Tris-acetate(pH7.0), 1 mM EDTA, 2% Triton-X)中でアニーリングを行った。アニーリングは最初90 ℃で5分間加熱し、70 ℃から4 ℃まで1時間に1 ℃づつ下がるように行った。その後、UV-LED照射機を用い366 nm光を4 ℃で0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 秒間照射した。得られた光照射サンプルの変性PAGE解析を行った。変性PAGE解析結果を図8に示す。 ODN E (5'-CTTCCGGA CNV KGCATGTACA CNV KG -3 ') containing 25 μM CNV K in buffer (100 mM NaCl, 10 mM MgCl 2 , 20 mM Tris-acetate (pH7.0), 1 mM EDTA) , 2% Triton-X). Annealing was first heated at 90 ° C. for 5 minutes and then decreased from 70 ° C. to 4 ° C. by 1 ° C. per hour. Then, 366 nm light was irradiated at 4 ° C for 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 second using a UV-LED irradiator. The denaturation PAGE analysis of the obtained light irradiation sample was performed. The denaturing PAGE analysis results are shown in FIG.

[変性PAGE結果]
図8は、図1と同じ条件で行った変性PAGE(ポリアクリルアミド電気泳動)の結果である。
[Denatured PAGE result]
FIG. 8 shows the results of denaturing PAGE (polyacrylamide electrophoresis) performed under the same conditions as in FIG.

図8の各レーンは、左端のレーン(レーン1)から右端のレーン(レーン12)まで、次の通りである。
Lane 1. 10 bp DNA Lader (10 merごとにバンドが現れるラダー)
Lane 2. 光照射を行っていないサンプル
Lane 3. 光照射0.1秒のサンプル
Lane 4. 光照射0.2秒のサンプル
Lane 5. 光照射0.3秒のサンプル
Lane 6. 光照射0.4秒のサンプル
Lane 7. 光照射0.5秒のサンプル
Lane 8. 光照射0.6のサンプル
Lane 9. 光照射0.7のサンプル
Lane 10. 光照射0.8のサンプル
Lane 11. 光照射時間0.9秒のサンプル
Lane 12. 光照射時間1秒のサンプル
Each lane in FIG. 8 is as follows from the leftmost lane (lane 1) to the rightmost lane (lane 12).
Lane 1. 10 bp DNA Lader (Ladder where a band appears every 10 mer)
Lane 2. Sample without light irradiation
Lane 3. Sample with 0.1 second light irradiation
Lane 4. Sample with 0.2 second light irradiation
Lane 5. Sample with 0.3 second light irradiation
Lane 6. Sample with 0.4 second light irradiation
Lane 7. Sample with 0.5 second light irradiation
Lane 8. Sample of light irradiation 0.6
Lane 9. Light irradiation 0.7 sample
Lane 10. Light irradiation 0.8 sample
Lane 11. Sample with 0.9 second light irradiation time
Lane 12. Sample with 1 second light irradiation

この結果から、CNVKを2箇所に含むODNを1種類のみ用いた場合にも、光照射によって光架橋を形成して多量体構造となっていることが確認できた。そして、CNVKを2箇所に含むODNを1種類のみ用いた場合にも核酸ワイヤーの合成が可能だということが示された。 From this result, it was confirmed that even when only one type of ODN containing CNV K in two places was used, photocrosslinking was formed by light irradiation to form a multimeric structure. It was also shown that nucleic acid wires can be synthesized even when only one type of ODN containing CNV K at two locations is used.

[実施例5]
[光照射時間による核酸ナノワイヤーの長さの制御]
上記の実施例1の核酸ナノワイヤーの合成(タイプ1)において、AFM測定をさらに行って、光照射時間を変えた試料に対して、図5と同様のヒストグラムを作成した。この結果を、図9に示す。
[Example 5]
[Control of length of nucleic acid nanowire by light irradiation time]
In the synthesis of nucleic acid nanowires of the above Example 1 (Type 1), AFM measurement was further performed, and a histogram similar to that in FIG. 5 was created for a sample with a different light irradiation time. The result is shown in FIG.

図9のヒストグラムは、左端から順に、0.5秒(左端)、1秒(中央)、5秒(右端)の光照射時間によって製造した核酸ナノワイヤーを、実施例1の図5と同様に測定して、長さ(横軸)ごとに分布数(縦軸)を示したヒストグラムである。平均の長さは、それぞれ、0.73μm(0.5秒)、2.08μm(1秒)、2.13μm(5秒)となっていた。図9に示されるように、光照射時間を長くすることによって、核酸ナノワイヤーの長さ分布は、長さが長くなるように移動していった。このように、光照射時間によって、得られる核酸ナノワイヤーの長さを制御できることが、明らかになった。   The histogram of FIG. 9 shows, in order from the left end, nucleic acid nanowires manufactured with a light irradiation time of 0.5 seconds (left end), 1 second (center), and 5 seconds (right end) in the same manner as FIG. It is the histogram which measured and showed distribution number (vertical axis) for every length (horizontal axis). The average lengths were 0.73 μm (0.5 seconds), 2.08 μm (1 second), and 2.13 μm (5 seconds), respectively. As shown in FIG. 9, by increasing the light irradiation time, the length distribution of the nucleic acid nanowires moved so as to increase the length. Thus, it became clear that the length of the obtained nucleic acid nanowire can be controlled by the light irradiation time.

本発明によれば、細さ、長さ、剛直性などの点で十分な特性を備えた核酸ナノワイヤーを、簡便且つ短時間で、得ることができる。本発明は、産業上有用な発明である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nucleic acid nanowire provided with sufficient characteristics, such as thinness, length, and rigidity, can be obtained simply and in a short time. The present invention is an industrially useful invention.

Claims (13)

核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群であって、

1本鎖核酸群は、
1番目の1本鎖の核酸M1
2番目の1本鎖の核酸M2
3番目の1本鎖の核酸M3
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mn
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mz
(ただし、nは、0または2以上の偶数であってzより小さく、
n+1は、1以上の奇数であってzより小さく、
zは、1以上の整数である)
を含んでなり、

1番目の1本鎖の核酸M1は、
5’末端側の塩基配列m1aと3’末端側の塩基配列m2aとからなり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
5’末端側の塩基配列m3aと3’末端側の塩基配列m2bとからなり、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
5’末端側の塩基配列m3bと3’末端側の塩基配列m4aとからなり、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、(ただし、nは、0または2以上の偶数であってzより小さい)
5’末端側の塩基配列m(n+1)aと3’末端側の塩基配列mnbとからなり、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、(ただし、n+1は、1以上の奇数であってzより小さい)
5’末端側の塩基配列m(n+1)bと3’末端側の塩基配列m(n+2)aとからなり、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、(ただし、zは、1以上の整数)
zが偶数である場合には、
5’末端側の塩基配列m(z+1)aと3’末端側の塩基配列mzbとからなり、
zが奇数である場合には、
5’末端側の塩基配列mzbと3’末端側の塩基配列m(z+1)aとからなり、

1番目の1本鎖の核酸M1は、
塩基配列m2aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m2bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
2番目の1本鎖の核酸M2は、
塩基配列m3aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m3bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
3番目の1本鎖の核酸M3は、
塩基配列m4aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m4bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
・・・
n番目の1本鎖の核酸Mnは、
塩基配列m(n+1)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m(n+1)bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
n+1番目の1本鎖の核酸Mn+1は、
塩基配列m(n+2)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m(n+2)bの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
最後の核酸であるz番目の1本鎖の核酸Mzは、
塩基配列m(z+1)aの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列m1aの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

上記の相補的な塩基配列の組は、それぞれの組のなかの少なくとも一方の塩基配列のなかの少なくとも1箇所に、次式I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を、塩基配列中の核酸塩基として有し、
上記の相補的な塩基配列の組は、上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき核酸の塩基配列の中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
上記の相補的な塩基配列の組は、上記式Iで表される人工塩基に対して、相補的な塩基が位置すべき塩基配列の中の位置の、3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires,

Single-stranded nucleic acid group is
The first single-stranded nucleic acid M 1 ,
The second single-stranded nucleic acid M 2 ,
The third single-stranded nucleic acid M 3 ,
...
n-th single-stranded nucleic acid M n ,
n + 1st single-stranded nucleic acid M n + 1 ,
Z-th single-stranded nucleic acid M z which is the last nucleic acid
(Where n is 0 or an even number greater than or equal to 2 and smaller than z;
n + 1 is an odd number of 1 or more and smaller than z;
z is an integer of 1 or more)
Comprising

The first single-stranded nucleic acid M 1 is
It consists of a base sequence m 1a on the 5 ′ end side and a base sequence m 2a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
It consists of a base sequence m 3a on the 5 ′ end side and a base sequence m 2b on the 3 ′ end side,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
It consists of a base sequence m 3b on the 5 ′ end side and a base sequence m 4a on the 3 ′ end side,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is (where n is 0 or an even number of 2 or more and smaller than z)
It consists of a base sequence m (n + 1) a on the 5 ′ end side and a base sequence m nb on the 3 ′ end side,
The n + 1-th single-stranded nucleic acid M n + 1 is (where n + 1 is an odd number of 1 or more and smaller than z)
It consists of a base sequence m (n + 1) b on the 5 ′ end side and a base sequence m (n + 2) a on the 3 ′ end side,
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid (where z is an integer of 1 or more)
If z is an even number,
It consists of a base sequence m (z + 1) a on the 5 ′ end side and a base sequence m zb on the 3 ′ end side,
If z is odd,
It consists of a base sequence m zb on the 5 ′ end side and a base sequence m (z + 1) a on the 3 ′ end side,

The first single-stranded nucleic acid M 1 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 2a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 2b ,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 3a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 3b ,
The third single-stranded nucleic acid M 3 is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m 4a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 4b ,
...
The n-th single-stranded nucleic acid M n is
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence m (n + 1) a to the terminal, the base sequence m (n + 1) and the sequence to the 5 'end from the 3' end of b, with complementary nucleotide sequences Yes,
The (n + 1) th single-stranded nucleic acid M n + 1 is
Sequences 'from the end 3' nucleotide sequence m (n + 2) 5 of a to end, the base sequence m (n + 2) and arranged to the 5 'end from the 3' end of b, with complementary nucleotide sequences Yes,
The z-th single-stranded nucleic acid M z that is the last nucleic acid is
The sequence from the 5 ′ end to the 3 ′ end of the base sequence m (z + 1) a is a base sequence complementary to the sequence from the 3 ′ end to the 5 ′ end of the base sequence m 1a ,

The above-mentioned set of complementary base sequences has the following formula I in at least one place in at least one base sequence in each set:

(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
The above-mentioned pair of complementary base sequences has any nucleobase at the position in the base sequence of the nucleic acid where the complementary base should be located with respect to the artificial base represented by the above formula I. You may,
The pair of complementary base sequences is a base at a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the base sequence where the complementary base should be located with respect to the artificial base represented by the above formula I. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires having a nucleobase having a pyrimidine ring.
請求項1に記載された1本鎖核酸群において、
zが2であり、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Aであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列paであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列qaであり、
2番目の1本鎖の核酸M2が、1本鎖の核酸Bであり、
5’末端側の塩基配列m3aが、5’末端側の塩基配列pbであり、
3’末端側の塩基配列m2bが、3’末端側の塩基配列qbであって、

5’末端側の塩基配列paと3’末端側の塩基配列qaとからなる1本鎖の核酸Aと、
5’末端側の塩基配列pbと3’末端側の塩基配列qbとからなる1本鎖の核酸Bとからなり、

一本鎖の核酸Aと一本鎖の核酸Bにおいて、
塩基配列qaの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列qbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
塩基配列paの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列pbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

一本鎖の核酸Aは、少なくとも塩基配列qaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、次式I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Bは、一本鎖の核酸Aの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Bの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Bは、一本鎖の核酸Aの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Bの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有し、

一本鎖の核酸Bは、少なくとも塩基配列pbの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Aは、一本鎖の核酸Bの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Aの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Aは、一本鎖の核酸Bの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Aの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
In the single-stranded nucleic acid group described in claim 1,
z is 2,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid A;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' are bases sequence p a distal,
The base sequence m 2a on the 3 ′ end side is the base sequence q a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is a single-stranded nucleic acid B;
The base sequence m 3a on the 5 ′ end side is the base sequence p b on the 5 ′ end side,
The base sequence m 2b on the 3 ′ end side is the base sequence q b on the 3 ′ end side,

A single-stranded nucleic acid A consisting of a base sequence p a on the 5 ′ end side and a base sequence q a on the 3 ′ end side;
A single-stranded nucleic acid B consisting of a base sequence p b on the 5 ′ end side and a base sequence q b on the 3 ′ end side,

In single-stranded nucleic acid A and single-stranded nucleic acid B,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence q a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence q b to the ends, a complementary nucleotide sequence,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence p a to the end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence p b to the ends, a complementary nucleotide sequence,

Nucleic A single stranded, as the base moiety of the nucleobase of at least one location in at least the nucleotide sequence q a, the following formula I:

(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
The single-stranded nucleic acid B has any nucleobase at the position in the nucleic acid B where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid A should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid B is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid B where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid A is to be located. Having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base of

Nucleic B of single-stranded, as at least one portion of the nucleic acid bases in at least the nucleotide sequence p b, has an artificial base represented by the formula I,
The single-stranded nucleic acid A has any nucleobase at the position in the nucleic acid A in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid B should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid A is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid A in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid B is to be located. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires, having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base.
請求項1に記載された1本鎖核酸群において、
zが2であり、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Cであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列paであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列qaであり、
2番目の1本鎖の核酸M2が、1本鎖の核酸Dであり、
5’末端側の塩基配列m3aが、5’末端側の塩基配列pbであり、
3’末端側の塩基配列m2bが、3’末端側の塩基配列qbであって、

5’末端側の塩基配列paと3’末端側の塩基配列qaとからなる1本鎖の核酸Cと、
5’末端側の塩基配列pbと3’末端側の塩基配列qbとからなる1本鎖の核酸Dとからなり、

一本鎖の核酸Cと一本鎖の核酸Dにおいて、
塩基配列qaの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列qbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、
塩基配列paの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列pbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

一本鎖の核酸Cは、塩基配列qaの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、次式I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Cは、塩基配列paの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、

一本鎖の核酸Dは、一本鎖の核酸Cの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Dの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Dは、一本鎖の核酸Cの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Dの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
In the single-stranded nucleic acid group described in claim 1,
z is 2,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid C;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' are bases sequence p a distal,
The base sequence m 2a on the 3 ′ end side is the base sequence q a on the 3 ′ end side,
The second single-stranded nucleic acid M 2 is a single-stranded nucleic acid D;
The base sequence m 3a on the 5 ′ end side is the base sequence p b on the 5 ′ end side,
The base sequence m 2b on the 3 ′ end side is the base sequence q b on the 3 ′ end side,

5 'and terminal nucleotide sequence p a 3' and terminal nucleotide sequence q a 1 This nucleic acid C strands consisting
A single-stranded nucleic acid D consisting of a base sequence p b on the 5 ′ end side and a base sequence q b on the 3 ′ end side,

In single-stranded nucleic acid C and single-stranded nucleic acid D,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence q a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence q b to the ends, a complementary nucleotide sequence,
Sequences 'from end 3' 5 nucleotide sequence p a to the end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence p b to the ends, a complementary nucleotide sequence,

Nucleic acid C of single-stranded, as the base moiety of the nucleobase of at least one location in the nucleotide sequence q a, the following formula I:

(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
Nucleic acid C of single-stranded, as at least one portion of the nucleic acid bases in the nucleotide sequence p a, having an artificial base represented by the formula I,

The single-stranded nucleic acid D has any nucleobase at the position in the nucleic acid D where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid C should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid D is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid D where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid C is to be located. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires, having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base.
請求項1に記載された1本鎖核酸群において、
zが1であり、
1番目の1本鎖の核酸M1が、1本鎖の核酸Eであり、
5’末端側の塩基配列m1aが、5’末端側の塩基配列raであり、
3’末端側の塩基配列m2aが、3’末端側の塩基配列rbであって、

5’末端側の塩基配列raと3’末端側の塩基配列rbとからなる1本鎖の核酸Eからなり、

1本鎖の核酸Eにおいて、
塩基配列raの5’末端から3’末端への配列が、塩基配列rbの3’末端から5’末端への配列と、相補的な塩基配列であり、

一本鎖の核酸Eは、塩基配列raの中の少なくとも1箇所の核酸塩基の塩基部分として、次式I:

(ただし、式I中、Raは、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
R1及びR2は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素であり、
N−は、Nの一価基を表す。)

で表される人工塩基を有し、
一本鎖の核酸Eは、塩基配列rbの中の少なくとも1箇所の核酸塩基として、上記式Iで表される人工塩基を有し、

一本鎖の核酸Eは、一本鎖の核酸Eの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Eの中の位置に、どのような核酸塩基を有していてもよく、
一本鎖の核酸Eは、一本鎖の核酸Eの中の上記式Iで表される人工塩基と相補的な塩基が位置すべき核酸Eの中の位置の3’末端側の隣の位置の塩基として、ピリミジン環を有する核酸塩基を有する、核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。
In the single-stranded nucleic acid group described in claim 1,
z is 1,
The first single-stranded nucleic acid M 1 is a single-stranded nucleic acid E;
5 'end side nucleotide sequence m 1a is, 5' a base sequence r a distal,
3 'end side nucleotide sequence m 2a is 3' to a nucleotide sequence r b distal,

5 consists 'end of the nucleotide sequence r a and 3' single-stranded nucleic acid E consisting of a base sequence r b distal,

In single-stranded nucleic acid E,
Sequences 'from end 3' 5 of the base sequence r a to end, the sequence of 'from end 5' 3 base sequence r b to the terminal a nucleotide sequence complementary,

Single-stranded nucleic acid E as the base moiety of the nucleobase of at least one location in the nucleotide sequence r a, the following formula I:

(In the formula I, Ra is a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
R1 and R2 are each independently a cyano group, an amide group, a carboxyl group, a C2-C7 alkoxycarbonyl group, or hydrogen;
N- represents a monovalent group of N. )

Having an artificial base represented by
Single-stranded nucleic acid E as at least one portion of the nucleic acid bases in the base sequence r b, has an artificial base represented by the formula I,

The single-stranded nucleic acid E has any nucleobase at the position in the nucleic acid E where the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid E should be located. You may,
The single-stranded nucleic acid E is a position adjacent to the 3 ′ end side of the position in the nucleic acid E in which the base complementary to the artificial base represented by the above formula I in the single-stranded nucleic acid E is to be located. A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires, having a nucleobase having a pyrimidine ring as the base.
zが、1〜6の整数である、請求項1に記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。   The single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production according to claim 1, wherein z is an integer of 1 to 6. 1本鎖核酸の長さが、12〜120塩基の長さである、請求項1〜5のいずれかに記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群。   The single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires according to any one of claims 1 to 5, wherein the single-stranded nucleic acid has a length of 12 to 120 bases. 請求項1〜6のいずれかに記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群を、ハイブリダイズさせて、一本鎖核酸群に含まれる一本鎖核酸を単量体として含む、2本鎖核酸多量体を調製する工程、
調製された2本鎖核酸多量体に光照射して、ハイブリダイズした一本鎖核酸の分子間に、光架橋を形成して、核酸ナノワイヤーを得る工程、
を含む、核酸ナノワイヤーの製造方法。
A single-stranded nucleic acid group for producing nucleic acid nanowires according to any one of claims 1 to 6, which is hybridized to contain a single-stranded nucleic acid contained in the single-stranded nucleic acid group as a monomer. Preparing a nucleic acid multimer;
Irradiating the prepared double-stranded nucleic acid multimer with light to form a photocrosslink between the hybridized single-stranded nucleic acid molecules to obtain nucleic acid nanowires;
A method for producing nucleic acid nanowires, comprising:
光照射が、366nmの波長を含む光の光照射である、請求項7に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 7, wherein the light irradiation is light irradiation including a wavelength of 366 nm. 光照射が、0.01〜30秒間の光照射である、請求項7〜8のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to claim 7, wherein the light irradiation is light irradiation for 0.01 to 30 seconds. 光照射が、0〜30℃の範囲の温度で行われる、請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 7-9 with which light irradiation is performed at the temperature of the range of 0-30 degreeC. ハイブリダイズが、少なくとも70℃から30℃までの冷却の間、0.5〜4℃/時間の冷却速度で冷却してアニーリングを行う工程を含む、請求項7〜10のいずれかに記載の製造方法。   The production according to any one of claims 7 to 10, wherein the hybridization includes a step of annealing at a cooling rate of 0.5 to 4 ° C / hour during cooling from at least 70 ° C to 30 ° C. Method. 請求項7〜11のいずれかに記載の製造方法によって製造された核酸ナノワイヤー。   The nucleic acid nanowire manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 7-11. 請求項1〜6のいずれかに記載の核酸ナノワイヤー製造用1本鎖核酸群をハイブリダイズした2本鎖核酸多量体が、光架橋されてなる、核酸ナノワイヤー。   A nucleic acid nanowire obtained by photocrosslinking a double-stranded nucleic acid multimer hybridized with the single-stranded nucleic acid group for nucleic acid nanowire production according to any one of claims 1 to 6.
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