光で遺伝子の小さな修飾を見分ける~遺伝子のホルミル化修飾を選択的に検出する基盤技術を開発~

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2026-01-15 東京科学大学

東京科学大学(Science Tokyo)の研究グループは、DNAの化学修飾の一種である5-ホルミルシトシン(5fC)を光によって選択的に識別・検出できる新たな基盤技術を開発した。光架橋性分子トリオキサレンを導入した新規ヌクレオシドを設計し、これを組み込んだプローブ(GPs-Oligo)が、紫外光照射下で5fCと特異的な架橋反応を示すことを発見した。これは従来知られていたトリオキサレンの反応性とは異なるユニークな挙動である。さらに、本プローブを用いたDNAチップを構築し、光刺激により5fCを直接識別できる可能性を実証した。5fCはエピジェネティクス制御に関与する重要な修飾だが未解明な点も多く、本技術はその機能解明を加速させるとともに、将来的には遺伝子診断や創薬研究など医療応用への展開が期待される。

光で遺伝子の小さな修飾を見分ける~遺伝子のホルミル化修飾を選択的に検出する基盤技術を開発~
図1. 開発した光架橋性分子プローブ(GPs-Oligo)を用いたDNAチップ上での5fCの検出

<関連情報>

トリオキサレン結合グアノシンを含む新規光反応性オリゴヌクレオチドを用いたエピジェネティックに重要な5-ホルミルシトシン修飾の検出 Detection of Epigenetically Important 5-Formylcytosine Modifications Using Novel Photoreactive Oligonucleotides Containing a Trioxsalen-Conjugated Guanosine

Yu Mikame,Hiroaki Shirahama,Kinuka Doi,Nagisa Maekawa,Hiroki Kanazawa,Tsuyoshi Yamamoto,Chikara Dohno,Jiro Kondo,Takehiko Wada,and Asako Yamayoshi
Journal of the American Chemical Society  Published: January 7, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c11463

Abstract

Transcription is tightly regulated by epigenetic modifications that control the expression of specific genes. One such modification is 5-methylcytosine (5mC) that is formed by cytosine methylation via DNA methyltransferases and functions as a transcriptional silencer of gene promoters. Dynamically regulated subsequent modifications by ten–eleven translocation (TET) enzymes catalyze the sequential oxidation of 5mC for generating 5-hydroxymethylcytosine, 5-formylcytosine (5fC), and 5-carboxylcytosine. Recently, these oxidized cytosine derivatives were indicated as not merely intermediates in the demethylation process; however, each derivative plays a unique biologically relevant role. A photo-crosslinkable oligonucleotide probe for detecting these cytosine modifications could support the spatiotemporal functional analysis of cytosine derivatives via a light stimulus. Herein, we designed novel photoreactive nucleosides by conjugating a psoralen (Ps) derivative, trioxsalen, to the C2′ position of guanosine (GPs and GPs2) and developed photo-crosslinkable oligonucleotides (GPs–Oligo and GPs2–Oligo). In particular, GPs–Oligo demonstrated an intriguing and unique ability of photo-crosslinking with 5fC. GPs–Oligo was employed to detect 5fC using a DNA chip glass plate, which demonstrated the potential of GPs–Oligo for future investigation of the function of 5fC inside cells.

細胞遺伝子工学
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