本研究は、G四重鎖（G4）トポロジー構造の無標識単一分子検出法を確立することを目的とする。まず、並列型血管内皮増殖因子（VEGF）プロモーターG4配列をテスト対象とし、Mycobacterium smegmatis孔タンパク質A（MspA）、エアロリシン（AeL）、α-ヘモリシン（HL）の3種類のナノポアによるG4分子の検出性能を比較し、α-ヘモリシンを後続実験の孔道として選択した。次に、並列型c-Mycがん遺伝子27bp配列（c-Myc27bp）、逆並列型トロンビンアプタマー（TBA）、およびヒトテロメアDNA G4配列（H24A）を代表的なG4モデルとして選択し、円二色性（CD）でそのトポロジー構造を検証し、α-ヘモリシンナノポアを用いて単一分子レベルでの識別検出を行った。c-Myc27bpのブロッキング時間が長く、通過効率が低い問題に対して、その両端にそれぞれ25個のアデニンを導入し、通過挙動を最適化するためにc-Myc77bpを構築した。結果として、α-ヘモリシンナノポアは一本鎖DNA（ssAf17）と3種類の異なるトポロジータイプのG4分子を効果的に識別でき、最適化されたc-Myc77bpは通過過程で特徴的な二次ステップ信号を発生し、信号識別度と通過効率を大幅に向上させた。以上の結果は、α-ヘモリシンに基づくナノポア単一分子センシングシステムがG4トポロジー構造の無標識識別に利用できることを示し、高次核酸構造解析の新たな技術戦略を提供し、G4関連疾患メカニズム研究および標的薬物開発に方法的支援を提供するものである。

ナノポア技術; G四重鎖; 単一分子センシング; トポロジー識別; α-ヘモリシン