核酸構造解析装置及びプログラム
【課題】核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできるようにする。
【解決手段】吸光度計１２によって、温度上昇に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、コンピュータ１２の温度算出部５０によって、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、含量算出部５２によって、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。そして、相対比算出部５４によって、同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度に対する、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の比を算出する。構想解析部５８によって、複数種類のＤＮＡの構造の各々についての試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の比の各々と、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の比とを比較して、試料溶液に含有された解析対象のＤＮＡの構造を特定する。
【解決手段】吸光度計１２によって、温度上昇に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、コンピュータ１２の温度算出部５０によって、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、含量算出部５２によって、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。そして、相対比算出部５４によって、同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度に対する、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の比を算出する。構想解析部５８によって、複数種類のＤＮＡの構造の各々についての試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の比の各々と、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の比とを比較して、試料溶液に含有された解析対象のＤＮＡの構造を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸構造解析装置及びプログラムに係り、特に、試料溶液の吸光度を測定して、試料溶液の核酸の構造を解析する核酸構造解析装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、核酸の二重鎖解離曲線の研究が行われており、特にＤＮＡにおいて、塩基配列に含有されるシトシン・グアニン塩基対（ＣＧ塩基対）とアデニン・チミン塩基対（ＡＴ塩基対）との割合が、主にその解離の性質を決定していると考えられている。
【０００３】
核酸の解離曲線を利用して、核酸の配列情報や構造変化の有無を得る方法が知られている（特許文献１〜特許文献３）。この方法では、核酸を含有する溶液の温度を変化させ、温度変化に伴う核酸の形態変化（吸光度の変化又は蛍光強度の変化）に基づいて、核酸の配列情報や構造変化の有無を得ている。
【特許文献１】特開２００７−１４３４２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１００４９号公報
【特許文献３】特開２００３−１８０３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１〜特許文献３に記載の技術では、温度変化に伴う吸光度の変化から、核酸の配列情報や構造変化の有無を得ているにすぎず、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関するさらなる有用な情報を得ることが出来なかった、という問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできる核酸構造解析装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明に係る核酸構造解析装置は、解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段と、前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段と、前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段と、前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段と、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段と、前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、前記吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段と、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段と、前記相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段とを含んで構成されている。
【０００７】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段、前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段、前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段、前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段、及び予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段として機能させるためのプログラムである。
【０００８】
本発明によれば、吸光度記憶手段に、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた温度に応じた吸光度を記憶し、また、相対値記憶手段に、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶しておく。
【０００９】
そして、温度制御手段によって、解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御し、吸光度測定手段によって、温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する。
【００１０】
そして、温度算出手段によって、吸光度測定手段によって測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出し、温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する。
【００１１】
次に、相対値算出手段によって、吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、吸光度記憶手段に記憶され、かつ、含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する。
【００１２】
そして、構造特定手段によって、相対値記憶手段に記憶された温度に応じた吸光度の相対値の各々と、相対値算出手段によって算出された温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、試料溶液に含有された核酸の構造を特定する。
【００１３】
このように、同じＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出し、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値と比較して、試料溶液に含有された核酸の構造を特定することにより、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできる。
【００１４】
本発明に係る相対値記憶手段は、予めＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布の各々について記憶し、構造特定手段は、試料溶液に含有された核酸のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布を特定することができる。
【００１５】
本発明に係る相対値記憶手段は、含まれるパリンドローム構造が予め分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のパリンドローム構造の各々について記憶し、構造特定手段は、試料溶液に含有された核酸のパリンドローム構造を特定することができる。
【００１６】
なお、予め分かっているパリンドローム構造として、パリンドローム構造の有無や、パリンドローム構造の数及び大きさがある。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の核酸構造解析装置及びプログラムによれば、同じＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出し、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値と比較して、試料溶液に含有された核酸の構造を特定することにより、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０は、紫外可視分光光度計を用いた吸光度計１２と、各種の演算処理や制御処理を行うコンピュータ１４と、参照セル１６及び試料セル１８を備えた試料ユニット２０と、試料ユニット２０の温度を制御する高精度温度制御装置２２を備えている。
【００２０】
吸光度計１２は、光を発する光源２４と、回折格子を内蔵し、光源２４から入射された光から例えば２６０ｎｍの波長を有する単色光を取り出す分光器２６とを備えている。分光器２６から取り出された単色光は、反射鏡２８によりセクタ鏡３０に送られ、セクタ鏡３０により試料側光束Ｓと参照側光束Ｒとの２光束に時分割される。また、セクタ鏡３０には光の遮蔽部が設けられており、試料側光束Ｓ及び参照側光束Ｒの発生期間と交互に遮光期間が発生するようにしている。
【００２１】
試料側光束Ｓは、反射鏡３２を介して、試料ユニット２０に備えられた試料セル１８に照射され、また、参照側光束Ｒは、反射鏡３４を介して、試料ユニット２０内の参照セル１６に照射される。
【００２２】
また、吸光度計１２は、試料セル１８を通過した光を、反射鏡３６、４０を介して検出するとともに、参照セル１６の透過光を、反射鏡３８を介して検出する光検出器４２と、光検出器４２の検出結果に基づいて、試料セル１８の試料溶液の吸光度及び参照セル１６の溶液の吸光度を算出し、これらの吸光度比を算出する吸光度算出器４４と、サンプルホールド回路やＡ／Ｄ変換器などを含み、吸光度算出器４４によって算出された吸光度比をコンピュータ１４へ出力するためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）４６とを備えている。
【００２３】
なお、本実施の形態では、それぞれのＤＮＡの測定結果を比較しやすくするために、吸光度の値について、参照セル１６に対する吸光度の値で全測定値を補正し、吸光度の測定値として吸光度比を用いたが、これに限定されるものではなく、試料セル１８の試料溶液の吸光度の値を、そのまま吸光度の測定値として用いてもよい。
【００２４】
試料セル１８には、解析対象のＤＮＡ（以下では、特に明記しない限り、ＤＮＡは二本鎖ＤＮＡを表わしているものとする）を含有した試料溶液が収容されており、参照セル１６には、試料溶液と同じ液体が、ＤＮＡを含有せずに収容されている。また、参照セル１６及び試料セル１８は恒温ブロック（図示省略）に保持されている。
【００２５】
コンピュータ１４は、ＣＰＵ、後述するＤＮＡ構造解析処理ルーチンのプログラムを記憶したＲＯＭ、データ等を記憶するＲＡＭ、ＨＤＤ、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。このコンピュータ１４をハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、吸光度計１２や高精度温度制御装置２２内の各部の動作を制御する主制御部４８と、吸光度計１２で測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化に基づいて、解析対象のＤＮＡの融解温度Ｔｍを算出する温度算出部５０と、融解温度Ｔｍに基づいて、解析対象のＤＮＡのＧＣ含量を算出する含量算出部５２と、０〜１００％の１％毎に異なるＧＣ含量の基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化を記憶した基準吸光度データベース５３と、吸光度計１２で測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化と基準吸光度データベース５３に記憶された温度上昇に応じた吸光度比の変化とに基づいて、吸光度の相対値として、吸光度比の比の変化を算出する相対比算出部５４と、複数種類のＤＮＡの構造の各々に対する吸光度比の比の変化を記憶した相対比データベース５６と、算出された吸光度比の比の変化と、記憶された吸光度比の比の変化の各々とを比較して、解析対象のＤＮＡの構造を解析する構造解析部５８とを備えている。
【００２６】
また、コンピュータ１４には、測定に関連する各種パラメータの設定や各種測定、処理の指示を行うための入力部６０、及び操作のための補助的情報や測定結果等を画面に表示する表示部６２が接続されている。入力部６０は、例えばキーボードやポインティングデバイスなどである。
【００２７】
高精度温度制御装置２２は、ペルチエ素子などを含んで構成され、かつ、試料ユニット２０の恒温ブロックを加温又は冷却して、参照セル１６及び試料セル１８の温度を調整する温度調整部６４と、恒温ブロックに付設された温度センサ６５と、温度センサ６５の検出温度に応じて、目標温度となるように温度調整部６４を制御する温度制御部６６とを備えている。温度制御部６６は、コンピュータ１４の主制御部４８から、温度の制御目標値Ｔｃを受け取り、検出温度がその制御目標値Ｔｃになるように、つまりその差がゼロになるように温度調整部６４に供給する電力を制御する。
【００２８】
次に、本実施の形態の原理について説明する。二重鎖ＤＮＡは、熱により一重鎖同士に解離する。その際の熱力学的性質が、図２に示すような解離曲線で表わされ、この解離曲線には、ＤＮＡが二重鎖を形成する様々な要因が内包されている。例えば、上記図２に示すように、一塩基のみが異なり、互いにＧＣ含量が異なる４０塩基のＤＮＡ（配列番号１及び２）では、温度上昇に応じた吸光度比の変化が異なる。
【００２９】
本発明者は、上記の解離曲線をより詳細に測定及び解析することで、解離曲線から、ＣＧ塩基対とＡＴ塩基対との割合やＧＣ含量だけでなく、塩基配列におけるＣＧ塩基対又はＡＴ塩基対の分布や、二次的に形成された立体構造（パリンドローム構造）などを解析することができることを見いだした。
【００３０】
例えば、図３に示すように、ＣＧ塩基対が挿入された位置のみが異なる塩基配列（配列番号２、３、４）では、ＧＣ含量が同じであっても、ＣＧ塩基対が配置された位置によって、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。また、図４に示すように、ＤＮＡの塩基配列における挿入されたＣＧ塩基対の位置が異なる塩基配列（配列番号５〜７）では、ＧＣ含量が同じであっても、温度上昇に応じた吸光度比の変化が示す解離曲線が異なる。また、図５に示すように、ＣＧ塩基対の分布がほぼ同じであって、ＤＮＡの塩基配列が異なる塩基配列（配列番号８及び９、図５のＳＴＤ４０−１及びＳＴＤ４０−２参照）では、ＧＣ含量が同じであるため、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線がほぼ同一となる。
【００３１】
また、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ＣＧ塩基対の分布の偏り方が異なる塩基配列（配列番号１０〜１２、図６のＣＧ５０ｃｅｎｔｅｒ、ＣＧ５０ｒｉｇｈｔ、及びＣＧ５０ｌｅｆｔ参照）では、ＧＣ含量が同じであっても、ＣＧ塩基対の分布の偏り方（ＣＧ塩基対が中央部分に偏っている分布、ＣＧ塩基対が右側部分に偏っている分布、及びＣＧ塩基対が左側部分に偏っている分布）によって、図７に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。
【００３２】
ここで、上記図７に示す温度上昇に応じた吸光度比の変化の解離曲線を、同じＧＣ含量の基準核酸（ＣＧ塩基対が均一に分布している塩基配列の核酸）について得られる温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線で除算すると、図８に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線が得られ、ＧＣ含量が吸光度の変化に与える影響を除去することができる。この温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線におけるピークの出方によって、ＣＧ塩基対の分布の偏り方を特定することができる。
【００３３】
また、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、ＣＧ塩基対の分布が異なる塩基配列（配列番号１３〜１７、図９のＴ１〜Ｔ５参照）では、ＣＧ塩基対の分布（ＣＧ塩基対が均一な分布、右側より左側にＣＧ塩基対が偏っている分布、左側より右側にＣＧ塩基対が偏っている分布、両端部より中央にＣＧ塩基対が偏っている分布、及び中央より両端部にＣＧ塩基対が偏っている分布）によって、図１０に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。
【００３４】
ここで、上記図１０に示す温度上昇に応じた吸光度比の変化の解離曲線を、同じＧＣ含量の基準核酸（配列番号１３に記載の塩基配列の核酸）について得られる温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線で除算すると、図１１に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線が得られ、ＧＣ含量が吸光度の変化に与える影響を除去することができる。この温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線におけるピークの出方によって、ＣＧ塩基対の分布を特定することができる。
【００３５】
また、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、パリンドローム構造の有無や含まれるパリンドローム構造の種類が異なる塩基配列（配列番号１８〜２１、図１２のＳＴＤ４０、ｐａｌ１０、ｐａｌ５、Ｐａｌ５ｐａｌ５参照）では、パリンドローム構造の有無や含まれるパリンドローム構造の数や大きさが異なり（パリンドローム構造が形成されていない場合、１０ｂｐのパリンドローム構造が１箇所形成されている場合、５ｂｐのパリンドローム構造が１箇所形成されている場合、及び５ｂｐのパリンドローム構造が２箇所形成されている場合）、図１３に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。
【００３６】
ここで、上記図１３に示す温度上昇に応じた吸光度比の変化の解離曲線に対して、同じＧＣ含量の基準核酸（パリンドローム構造が形成されておらず、かつ、ＣＧ塩基対が均一に分布している配列番号１８に記載の塩基配列の核酸）について得られる温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線で除算すると、図１４に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線が得られ、ＧＣ含量が吸光度の変化に与える影響を除去することができる。この温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線におけるピークの出方によって、パリンドローム構造の有無や含まれるパリンドローム構造の種類を特定することができる。
【００３７】
そこで、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０では、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方（例えば、ＣＧ塩基対が塩基配列の全体に均一に分布している場合、塩基配列の中央にＣＧ塩基対が偏って分布している場合、塩基配列の右側にＣＧ塩基対が偏って分布している場合、及び塩基配列の左側にＣＧ塩基対が偏って分布している場合など）の各々であることが分かっているＤＮＡを含有した試料溶液の各々に対して、上述した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を予め測定し、相対比データベース５６に、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々に対応して、上記図８、１１に示すような、測定した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を記憶しておく。
【００３８】
また、含まれるパリンドローム構造の種類（例えば、パリンドローム構造が形成されていない場合、１対のパリンドローム構造が形成されている場合、複数対のパリンドローム構造が形成されている場合、形成されているパリンドローム構造の長さが長い場合、及び形成されているパリンドローム構造の長さが短い場合など）があることが分かっているＤＮＡを含有した試料溶液の各々に対して、上述した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を予め測定し、相対比データベース５６に、複数種類のパリンドローム構造の各々に対応して、上記図１４に示すような、測定した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を記憶しておく。
【００３９】
また、構造解析部５８は、解析対象のＤＮＡを含有した試料セル１８に対して測定された温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、相対比データベース５６に記憶された、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々に対応する温度上昇に応じた吸光度比の比の変化とを比較して、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化の類似度を各々算出し、類似度が最も高い吸光度比の比の変化に対応するＣＧ塩基対の分布の偏り方を、解析対象のＤＮＡの塩基配列におけるＣＧ塩基対の分布の偏り方として解析する。
【００４０】
また、構造解析部５８は、解析対象のＤＮＡを含有した試料セル１８に対して測定された温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、相対比データベース５６に記憶された、複数種類のパリンドローム構造の各々に対応する温度上昇に応じた吸光度比の比の変化とを比較して、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化の類似度を各々算出し、類似度が最も高い吸光度比の比の変化に対応するパリンドローム構造を、解析対象のＤＮＡの塩基配列に形成されたパリンドローム構造として解析する。
【００４１】
ここで、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０によるＤＮＡ構造の解析方法の概要について説明する。
【００４２】
ＧＣ含量が異なる複数の基準ＤＮＡ（０〜１００％の１％毎にＧＣ含量が異なる複数の基準ＤＮＡ）を用意し、各基準ＤＮＡを含有した複数の試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度を記憶しておく。
【００４３】
また、予めＣＧ塩基対の分布の偏り方が分かっているＤＮＡを、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について用意し、各ＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、測定された測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。そして、記憶されている各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度から、算出されたＧＣ含量に対応するＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度を取得し、測定された温度に応じた試料溶液の吸光度と、取得された基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する、ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出する。複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について、上記のように、試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出し、算出された試料溶液の温度に応じた吸光度の比を、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について記憶する。
【００４４】
また、含まれるパリンドローム構造が予め分かっているＤＮＡを、複数種類のパリンドローム構造の各々について用意し、各ＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、測定された測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。そして、記憶されている各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度から、算出されたＧＣ含量に対応するＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度を取得し、測定された温度に応じた試料溶液の吸光度と、取得された基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する、ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出する。複数種類のパリンドローム構造の各々について、上記のように、試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出し、算出された試料溶液の温度に応じた吸光度の比を、複数種類のパリンドローム構造の各々について記憶する。
【００４５】
次に、解析対象のＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、測定された測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。
【００４６】
そして、記憶されている各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度から、算出されたＧＣ含量に対応するＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度を取得し、測定された温度に応じた試料溶液の吸光度と、取得された基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出する。
【００４７】
そして、記憶されている複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々についての試料溶液の温度に応じた吸光度の比を取得し、取得した温度に応じた吸光度の比の各々と、算出された解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比とを比較して、試料溶液に含有された解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方を特定する。
【００４８】
また、記憶されている複数種類のパリンドローム構造の各々についての試料溶液の温度に応じた吸光度の比を取得し、取得した温度に応じた吸光度の比の各々と、算出された解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比とを比較して、試料溶液に含有された解析対象のＤＮＡのパリンドローム構造を特定する。
【００４９】
次に、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０によるＤＮＡ構造の解析方法について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、塩基配列の違いの認識を、縦軸に吸光度比をとり、横軸に温度をとる解離曲線を比較することによっておこなった。また、基準ＤＮＡとして、内部の塩基配列にパリンドローム構造を含まず、ＣＧ塩基対の分布に偏りもない塩基配列（ＣＧ塩基対とＡＴ塩基対とが全体に分散している塩基配列）を用いた。また、ＤＮＡのサンプルとして、二重鎖をとるようなオリゴヌクレオチドを設計し、二重鎖を形成するよう事前に調整したもの（濃度２００ｐｍｏｌ／μｌ）を使用した。また、０．１×ＳＳＣ溶液４ｍｌ内に２０μｌ（吸光度にしておよそ０．３）を添加した状態の試料溶液を使用した。
【００５０】
まず、０〜１００％の１％毎にＧＣ含量が異なる複数の基準ＤＮＡを用意し、各基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、温度上昇に応じた試料溶液の吸光度比を測定する。そして、各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度上昇に応じた吸光度比を、基準吸光度データベース５３に記憶する。
【００５１】
そして、予めＣＧ塩基対の分布の偏り方が分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について用意し、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について、同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比に対する、既知構造ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を算出して、相対比データベース５６に記憶する。
【００５２】
また、含まれるパリンドローム構造が予め分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のパリンドローム構造（パリンドローム構造が形成されていないものも含む）の各々について用意し、複数種類のパリンドローム構造の各々について、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比に対する、既知構造ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出して、相対比データベース５６に記憶する。
【００５３】
そして、解析対象のＤＮＡを含有した試料溶液を試料セル１８に収容し、コンピュータ１４において、図１５に示すＤＮＡ構造解析処理ルーチンを実行する。
【００５４】
まず、ステップ１００において、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を測定する。上記ステップ１００では、高精度温度制御装置２２によって、例えば３９℃から８０℃まで０．１度ずつ上昇させて二重鎖ＤＮＡを解離させ、吸光度計１２によって、各温度において、試料セル１８の吸光度と、参照セル１６の吸光度とを測定する。そして、各温度における試料セル１８の吸光度を参照セル１６の吸光度で除算して、各温度における試料溶液の吸光度比を算出し、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を測定する。
【００５５】
そして、ステップ１０２において、上記ステップ１００で得られた試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化に基づいて、融解温度Ｔｍを測定する。
【００５６】
次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で測定された融解温度Ｔｍに基づいて、以下の（１）式に従って、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量（％ＧＣ）を算出する。
Ｔｍ＝８．１５＋１．６６×ｌｏｇ１０[Ｓ]＋０．４１×（％ＧＣ）−（５００／ｎ）
・・・（１）
【００５７】
ここで、[Ｓ]は、塩のモル濃度（Ｍ）であり、解析対象のＤＮＡについて予め測定された値を用いる。また、ｎは、オリゴヌクレオチドの長さ（ｂｐ）であり、解析対象のＤＮＡについて予め測定された値を用いる。
【００５８】
そして、ステップ１０６において、上記ステップ１０４で算出されたＧＣ含量と同じＧＣ含量である基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を、基準吸光度データベース５３から取得する。なお、基準吸光度データベース５３に、同じＧＣ含量である基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化がない場合には、算出されたＧＣ含量に最も近いＧＣ含量に対する基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を、基準吸光度データベース５３から取得すればよい。
【００５９】
次のステップ１０８では、以下の（２）式に従って、上記ステップ１００で測定された試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比Ａｂｓ（Ｘ）の変化を、上記ステップ１０６で取得された基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比Ａｂｓ（ＳＴＤ）の変化で除算して、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比Ｄの変化を算出する。
Ｄ＝Ａｂｓ（Ｘ）／Ａｂｓ（ＳＴＤ） ・・・（２）
そして、ステップ１１０で、相対比データベース５６から、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々に対する既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を取得し、ステップ１１２において、上記ステップ１０８で算出された試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、上記ステップ１１０で取得された既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化との類似度を、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について算出する。上記ステップ１１２では、例えば、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化のピーク部分について、吸光度比の比の差の総和が大きい場合には、低い類似度を算出し、ピーク部分の吸光度比の比の差の総和が小さい場合には、高い類似度を算出する。
【００６０】
そして、ステップ１１４において、上記ステップ１１２で算出された類似度に基づいて、最も高い類似度に対応するＣＧ塩基対の分布の偏り方を、解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方として推定する。
【００６１】
次のステップ１１６では、相対比データベース５６から、複数種類のパリンドローム構造の各々に対する既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を取得し、ステップ１１８において、上記ステップ１０８で算出された試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、上記ステップ１１６で取得された既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化との類似度を、上記ステップ１１２と同様に、複数種類のパリンドローム構造の各々について算出する。
【００６２】
そして、ステップ１２０において、上記ステップ１１２で算出された類似度に基づいて、最も高い類似度に対応するパリンドローム構造を、解析対象のＤＮＡに形成されたパリンドローム構造として推定して、ＤＮＡ構造解析処理ルーチンを終了する。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムによれば、解析対象のＤＮＡのＧＣ含量と同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比に対する、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を算出し、予め構造が分かっているＤＮＡを含有した試料溶液に対して求めた温度上昇に応じた吸光度比の比と比較して、試料溶液に含有されたＤＮＡの構造を特定することにより、ＤＮＡの解離曲線に含まれるＤＮＡの構造に関する有用な情報を得ることをできる。
【００６４】
また、ＣＧ塩基対の分布の偏り方が分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について用意し、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を、既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液に対して求めた温度上昇に応じた吸光度比の比と比較することにより、解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方を解析することができる。
【００６５】
また、含まれるパリンドローム構造が分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のパリンドローム構造の各々について用意し、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を、既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液に対して求めた温度上昇に応じた吸光度比の比と比較することにより、解析対象のＤＮＡに形成されたパリンドローム構造の有無や、含まれるパリンドローム構造の数や大きさを解析することができる。
【００６６】
また、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムは、核酸の物理的性質を利用したシンプルな機構に基づくため、ＤＮＡのサンプルに特別な何かを施す必要はなく、また、一回の測定にかかる時間が温度上昇するまでの時間であるため、非常に簡便な測定を行う事が可能である。従って、時間的コスト及び経済的コストをかけずに、核酸に固有の塩基配列情報や立体構造情報を得ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムを、発展の見込まれているオーダーメイド医療など、ＤＮＡ配列の識別及び診断の分野に応用することができる。その上、近い将来、核酸を化学材料として扱う新規テクノロジー産業が生まれた場合には、その分野において、材料としてのＤＮＡの品質管理として、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムを応用することができる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態では、Ａ塩基による吸光度がピークとなる２６０ｎｍの波長の光を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の波長の光を用いて、試料溶液の吸光度を測定するようにしてもよい。例えば、Ｇ塩基による吸光度がピークとなる２５３ｎｍの波長の光、Ｔ塩基による吸光度がピークとなる２６７ｎｍの波長の光、又はＣ塩基による吸光度がピークとなる２７１ｎｍの波長の光を用いてもよい。この場合には、図１６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、２５３ｎｍ、２６０ｎｍ、２６７ｎｍ、及び２７１ｎｍのどの波長の光を用いても、複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方である塩基配列１４〜１７に記載の塩基配列について、吸光度比の比の同様な変化が得られるため、２６０ｎｍの波長の光を用いる場合と同様に、解析対象のＤＮＡについて、ＣＧ塩基対の分布の偏り方を特定することができる。また、図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、２５３ｎｍ、２６０ｎｍ、２６７ｎｍ、及び２７１ｎｍのどの波長の光を用いても、複数種類のパリンドローム構造である塩基配列１９〜２１に記載の塩基配列について、吸光度比の比の同様な変化が得られるため、２６０ｎｍの波長の光を用いる場合と同様に、解析対象のＤＮＡについて、パリンドローム構造を特定することができる。
【００６９】
また、試料溶液の吸光度の測定値として、吸光度比を用いる場合を例に説明したが、吸光度の測定値として、試料溶液の吸光度の値を用いても良い。この場合には、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の変化を、同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の変化で除算して、吸光度の比の変化を算出し、記憶された吸光度の比の変化と比較すればよい。
【００７０】
また、試料溶液に含有されるＤＮＡについて、ＧＣ含量を算出する場合を例に説明したが、ＡＴ含量を算出するようにしてもよい。この場合には、ＡＴ含量が異なる複数の基準ＤＮＡを用意し、各基準ＤＮＡを含有する複数の試料溶液の各々について測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化を基準吸光度データベースに記憶しておけばよい。そして、解析対象のＤＮＡのＡＴ含量と同じＡＴ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化を用いて、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を算出すればよい。
【００７１】
また、解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方を解析する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、解析対象のＤＮＡのＡＴ塩基対の分布の偏り方を解析するようにしてもよい。この場合には、複数種類のＡＴ塩基対の分布の偏り方の各々について既知構造ＤＮＡを用意し、複数種類のＡＴ塩基対の分布の偏り方の各々について、既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を算出し、相対比データベースに記憶しておけばよい。そして、解析対象のＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、記憶された既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化とを比較して、解析対象のＤＮＡのＡＴ塩基対の分布の偏り方を解析すればよい。
【００７２】
また、ＤＮＡを解析対象とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、二本鎖構造をとり得るＲＮＡを解析対象とした構造解析システムに、本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムの構成を示す概略図である。
【図２】ＧＣ含量が異なっている２つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図３】ＣＧ塩基対が配置された位置が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図４】ＣＧ塩基対の分布が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図５】ＧＣ含量が同じであって、ＣＧ塩基対の分布が同じである２つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図６】（Ａ）ＣＧ塩基対が中央部分に偏っているＤＮＡを示すイメージ図、（Ｂ）ＣＧ塩基対が右側部分に偏っているＤＮＡを示すイメージ図、及び（Ｃ）ＣＧ塩基対が左側部分に偏っているＤＮＡを示すイメージ図である。
【図７】ＣＧ塩基対が偏っている部分が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図８】ＣＧ塩基対が偏っている部分が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を、基準ＤＮＡの解離曲線で除算した比の曲線を示すグラフである。
【図９】（Ａ）均一にＣＧ塩基対が分布している塩基配列を示す図、（Ｂ）右側より左側にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図、（Ｃ）左側より右側にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図、（Ｄ）両端部より中央にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図、及び（Ｅ）中央より両端部にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図である。
【図１０】ＣＧ塩基対の分布が異なっている５つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図１１】ＣＧ塩基対の分布が異なっている５つのＤＮＡにおける解離曲線を、基準ＤＮＡの解離曲線で除算した比の曲線を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）パリンドローム構造が形成されていないＤＮＡの構造を示すイメージ図、（Ｂ）１０ｂｐのパリンドローム構造が１対形成されているＤＮＡの構造を示すイメージ図、（Ｃ）５ｂｐのパリンドローム構造が１対形成されているＤＮＡの構造を示すイメージ図、及び（Ｄ）５ｂｐのパリンドローム構造が２対形成されているＤＮＡの構造を示すイメージ図である。
【図１３】パリンドローム構造の有無や、パリンドローム構造の数や大きさが異なる４つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図１４】パリンドローム構造の有無や、含まれるパリンドローム構造の数や大きさが異なる４つのＤＮＡにおける解離曲線を、基準ＤＮＡの解離曲線で除算した比の曲線を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムのコンピュータにおけるＤＮＡ構造解析処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図１６】（Ａ）２５３ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｂ）２６０ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｃ）２６７ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、及び（Ｄ）２７１ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフである。
【図１７】（Ａ）２５３ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｂ）２６０ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｃ）２６７ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、及び（Ｄ）２７１ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１０ ＤＮＡ構造解析システム
１２ 吸光度計
１４ コンピュータ
１６ 参照セル
１８ 試料セル
２０ 試料ユニット
２２ 高精度温度制御装置
２４ 光源
２６ 分光器
４２ 光検出器
４４ 吸光度算出器
４８ 主制御部
５０ 温度算出部
５２ 含量算出部
５３ 基準吸光度データベース
５４ 相対比算出部
５６ 相対比データベース
５８ 構造解析部
６０ 入力部
６２ 表示部
６４ 温度調整部
６５ 温度センサ
６６ 温度制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸構造解析装置及びプログラムに係り、特に、試料溶液の吸光度を測定して、試料溶液の核酸の構造を解析する核酸構造解析装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、核酸の二重鎖解離曲線の研究が行われており、特にＤＮＡにおいて、塩基配列に含有されるシトシン・グアニン塩基対（ＣＧ塩基対）とアデニン・チミン塩基対（ＡＴ塩基対）との割合が、主にその解離の性質を決定していると考えられている。
【０００３】
核酸の解離曲線を利用して、核酸の配列情報や構造変化の有無を得る方法が知られている（特許文献１〜特許文献３）。この方法では、核酸を含有する溶液の温度を変化させ、温度変化に伴う核酸の形態変化（吸光度の変化又は蛍光強度の変化）に基づいて、核酸の配列情報や構造変化の有無を得ている。
【特許文献１】特開２００７−１４３４２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１００４９号公報
【特許文献３】特開２００３−１８０３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１〜特許文献３に記載の技術では、温度変化に伴う吸光度の変化から、核酸の配列情報や構造変化の有無を得ているにすぎず、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関するさらなる有用な情報を得ることが出来なかった、という問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできる核酸構造解析装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明に係る核酸構造解析装置は、解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段と、前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段と、前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段と、前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段と、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段と、前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、前記吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段と、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段と、前記相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段とを含んで構成されている。
【０００７】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段、前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段、前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段、前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段、及び予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段として機能させるためのプログラムである。
【０００８】
本発明によれば、吸光度記憶手段に、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた温度に応じた吸光度を記憶し、また、相対値記憶手段に、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶しておく。
【０００９】
そして、温度制御手段によって、解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御し、吸光度測定手段によって、温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する。
【００１０】
そして、温度算出手段によって、吸光度測定手段によって測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出し、温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する。
【００１１】
次に、相対値算出手段によって、吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、吸光度記憶手段に記憶され、かつ、含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する。
【００１２】
そして、構造特定手段によって、相対値記憶手段に記憶された温度に応じた吸光度の相対値の各々と、相対値算出手段によって算出された温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、試料溶液に含有された核酸の構造を特定する。
【００１３】
このように、同じＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出し、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値と比較して、試料溶液に含有された核酸の構造を特定することにより、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできる。
【００１４】
本発明に係る相対値記憶手段は、予めＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布の各々について記憶し、構造特定手段は、試料溶液に含有された核酸のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布を特定することができる。
【００１５】
本発明に係る相対値記憶手段は、含まれるパリンドローム構造が予め分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のパリンドローム構造の各々について記憶し、構造特定手段は、試料溶液に含有された核酸のパリンドローム構造を特定することができる。
【００１６】
なお、予め分かっているパリンドローム構造として、パリンドローム構造の有無や、パリンドローム構造の数及び大きさがある。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の核酸構造解析装置及びプログラムによれば、同じＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出し、予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた温度に応じた吸光度の相対値と比較して、試料溶液に含有された核酸の構造を特定することにより、核酸の解離曲線に含まれる核酸の構造に関する有用な情報を得ることをできる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０は、紫外可視分光光度計を用いた吸光度計１２と、各種の演算処理や制御処理を行うコンピュータ１４と、参照セル１６及び試料セル１８を備えた試料ユニット２０と、試料ユニット２０の温度を制御する高精度温度制御装置２２を備えている。
【００２０】
吸光度計１２は、光を発する光源２４と、回折格子を内蔵し、光源２４から入射された光から例えば２６０ｎｍの波長を有する単色光を取り出す分光器２６とを備えている。分光器２６から取り出された単色光は、反射鏡２８によりセクタ鏡３０に送られ、セクタ鏡３０により試料側光束Ｓと参照側光束Ｒとの２光束に時分割される。また、セクタ鏡３０には光の遮蔽部が設けられており、試料側光束Ｓ及び参照側光束Ｒの発生期間と交互に遮光期間が発生するようにしている。
【００２１】
試料側光束Ｓは、反射鏡３２を介して、試料ユニット２０に備えられた試料セル１８に照射され、また、参照側光束Ｒは、反射鏡３４を介して、試料ユニット２０内の参照セル１６に照射される。
【００２２】
また、吸光度計１２は、試料セル１８を通過した光を、反射鏡３６、４０を介して検出するとともに、参照セル１６の透過光を、反射鏡３８を介して検出する光検出器４２と、光検出器４２の検出結果に基づいて、試料セル１８の試料溶液の吸光度及び参照セル１６の溶液の吸光度を算出し、これらの吸光度比を算出する吸光度算出器４４と、サンプルホールド回路やＡ／Ｄ変換器などを含み、吸光度算出器４４によって算出された吸光度比をコンピュータ１４へ出力するためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）４６とを備えている。
【００２３】
なお、本実施の形態では、それぞれのＤＮＡの測定結果を比較しやすくするために、吸光度の値について、参照セル１６に対する吸光度の値で全測定値を補正し、吸光度の測定値として吸光度比を用いたが、これに限定されるものではなく、試料セル１８の試料溶液の吸光度の値を、そのまま吸光度の測定値として用いてもよい。
【００２４】
試料セル１８には、解析対象のＤＮＡ（以下では、特に明記しない限り、ＤＮＡは二本鎖ＤＮＡを表わしているものとする）を含有した試料溶液が収容されており、参照セル１６には、試料溶液と同じ液体が、ＤＮＡを含有せずに収容されている。また、参照セル１６及び試料セル１８は恒温ブロック（図示省略）に保持されている。
【００２５】
コンピュータ１４は、ＣＰＵ、後述するＤＮＡ構造解析処理ルーチンのプログラムを記憶したＲＯＭ、データ等を記憶するＲＡＭ、ＨＤＤ、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。このコンピュータ１４をハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、吸光度計１２や高精度温度制御装置２２内の各部の動作を制御する主制御部４８と、吸光度計１２で測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化に基づいて、解析対象のＤＮＡの融解温度Ｔｍを算出する温度算出部５０と、融解温度Ｔｍに基づいて、解析対象のＤＮＡのＧＣ含量を算出する含量算出部５２と、０〜１００％の１％毎に異なるＧＣ含量の基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化を記憶した基準吸光度データベース５３と、吸光度計１２で測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化と基準吸光度データベース５３に記憶された温度上昇に応じた吸光度比の変化とに基づいて、吸光度の相対値として、吸光度比の比の変化を算出する相対比算出部５４と、複数種類のＤＮＡの構造の各々に対する吸光度比の比の変化を記憶した相対比データベース５６と、算出された吸光度比の比の変化と、記憶された吸光度比の比の変化の各々とを比較して、解析対象のＤＮＡの構造を解析する構造解析部５８とを備えている。
【００２６】
また、コンピュータ１４には、測定に関連する各種パラメータの設定や各種測定、処理の指示を行うための入力部６０、及び操作のための補助的情報や測定結果等を画面に表示する表示部６２が接続されている。入力部６０は、例えばキーボードやポインティングデバイスなどである。
【００２７】
高精度温度制御装置２２は、ペルチエ素子などを含んで構成され、かつ、試料ユニット２０の恒温ブロックを加温又は冷却して、参照セル１６及び試料セル１８の温度を調整する温度調整部６４と、恒温ブロックに付設された温度センサ６５と、温度センサ６５の検出温度に応じて、目標温度となるように温度調整部６４を制御する温度制御部６６とを備えている。温度制御部６６は、コンピュータ１４の主制御部４８から、温度の制御目標値Ｔｃを受け取り、検出温度がその制御目標値Ｔｃになるように、つまりその差がゼロになるように温度調整部６４に供給する電力を制御する。
【００２８】
次に、本実施の形態の原理について説明する。二重鎖ＤＮＡは、熱により一重鎖同士に解離する。その際の熱力学的性質が、図２に示すような解離曲線で表わされ、この解離曲線には、ＤＮＡが二重鎖を形成する様々な要因が内包されている。例えば、上記図２に示すように、一塩基のみが異なり、互いにＧＣ含量が異なる４０塩基のＤＮＡ（配列番号１及び２）では、温度上昇に応じた吸光度比の変化が異なる。
【００２９】
本発明者は、上記の解離曲線をより詳細に測定及び解析することで、解離曲線から、ＣＧ塩基対とＡＴ塩基対との割合やＧＣ含量だけでなく、塩基配列におけるＣＧ塩基対又はＡＴ塩基対の分布や、二次的に形成された立体構造（パリンドローム構造）などを解析することができることを見いだした。
【００３０】
例えば、図３に示すように、ＣＧ塩基対が挿入された位置のみが異なる塩基配列（配列番号２、３、４）では、ＧＣ含量が同じであっても、ＣＧ塩基対が配置された位置によって、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。また、図４に示すように、ＤＮＡの塩基配列における挿入されたＣＧ塩基対の位置が異なる塩基配列（配列番号５〜７）では、ＧＣ含量が同じであっても、温度上昇に応じた吸光度比の変化が示す解離曲線が異なる。また、図５に示すように、ＣＧ塩基対の分布がほぼ同じであって、ＤＮＡの塩基配列が異なる塩基配列（配列番号８及び９、図５のＳＴＤ４０−１及びＳＴＤ４０−２参照）では、ＧＣ含量が同じであるため、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線がほぼ同一となる。
【００３１】
また、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ＣＧ塩基対の分布の偏り方が異なる塩基配列（配列番号１０〜１２、図６のＣＧ５０ｃｅｎｔｅｒ、ＣＧ５０ｒｉｇｈｔ、及びＣＧ５０ｌｅｆｔ参照）では、ＧＣ含量が同じであっても、ＣＧ塩基対の分布の偏り方（ＣＧ塩基対が中央部分に偏っている分布、ＣＧ塩基対が右側部分に偏っている分布、及びＣＧ塩基対が左側部分に偏っている分布）によって、図７に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。
【００３２】
ここで、上記図７に示す温度上昇に応じた吸光度比の変化の解離曲線を、同じＧＣ含量の基準核酸（ＣＧ塩基対が均一に分布している塩基配列の核酸）について得られる温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線で除算すると、図８に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線が得られ、ＧＣ含量が吸光度の変化に与える影響を除去することができる。この温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線におけるピークの出方によって、ＣＧ塩基対の分布の偏り方を特定することができる。
【００３３】
また、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、ＣＧ塩基対の分布が異なる塩基配列（配列番号１３〜１７、図９のＴ１〜Ｔ５参照）では、ＣＧ塩基対の分布（ＣＧ塩基対が均一な分布、右側より左側にＣＧ塩基対が偏っている分布、左側より右側にＣＧ塩基対が偏っている分布、両端部より中央にＣＧ塩基対が偏っている分布、及び中央より両端部にＣＧ塩基対が偏っている分布）によって、図１０に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。
【００３４】
ここで、上記図１０に示す温度上昇に応じた吸光度比の変化の解離曲線を、同じＧＣ含量の基準核酸（配列番号１３に記載の塩基配列の核酸）について得られる温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線で除算すると、図１１に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線が得られ、ＧＣ含量が吸光度の変化に与える影響を除去することができる。この温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線におけるピークの出方によって、ＣＧ塩基対の分布を特定することができる。
【００３５】
また、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、パリンドローム構造の有無や含まれるパリンドローム構造の種類が異なる塩基配列（配列番号１８〜２１、図１２のＳＴＤ４０、ｐａｌ１０、ｐａｌ５、Ｐａｌ５ｐａｌ５参照）では、パリンドローム構造の有無や含まれるパリンドローム構造の数や大きさが異なり（パリンドローム構造が形成されていない場合、１０ｂｐのパリンドローム構造が１箇所形成されている場合、５ｂｐのパリンドローム構造が１箇所形成されている場合、及び５ｂｐのパリンドローム構造が２箇所形成されている場合）、図１３に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線が異なる。
【００３６】
ここで、上記図１３に示す温度上昇に応じた吸光度比の変化の解離曲線に対して、同じＧＣ含量の基準核酸（パリンドローム構造が形成されておらず、かつ、ＣＧ塩基対が均一に分布している配列番号１８に記載の塩基配列の核酸）について得られる温度上昇に応じた吸光度比の変化を示す解離曲線で除算すると、図１４に示すように、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線が得られ、ＧＣ含量が吸光度の変化に与える影響を除去することができる。この温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を示す曲線におけるピークの出方によって、パリンドローム構造の有無や含まれるパリンドローム構造の種類を特定することができる。
【００３７】
そこで、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０では、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方（例えば、ＣＧ塩基対が塩基配列の全体に均一に分布している場合、塩基配列の中央にＣＧ塩基対が偏って分布している場合、塩基配列の右側にＣＧ塩基対が偏って分布している場合、及び塩基配列の左側にＣＧ塩基対が偏って分布している場合など）の各々であることが分かっているＤＮＡを含有した試料溶液の各々に対して、上述した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を予め測定し、相対比データベース５６に、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々に対応して、上記図８、１１に示すような、測定した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を記憶しておく。
【００３８】
また、含まれるパリンドローム構造の種類（例えば、パリンドローム構造が形成されていない場合、１対のパリンドローム構造が形成されている場合、複数対のパリンドローム構造が形成されている場合、形成されているパリンドローム構造の長さが長い場合、及び形成されているパリンドローム構造の長さが短い場合など）があることが分かっているＤＮＡを含有した試料溶液の各々に対して、上述した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を予め測定し、相対比データベース５６に、複数種類のパリンドローム構造の各々に対応して、上記図１４に示すような、測定した温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を記憶しておく。
【００３９】
また、構造解析部５８は、解析対象のＤＮＡを含有した試料セル１８に対して測定された温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、相対比データベース５６に記憶された、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々に対応する温度上昇に応じた吸光度比の比の変化とを比較して、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化の類似度を各々算出し、類似度が最も高い吸光度比の比の変化に対応するＣＧ塩基対の分布の偏り方を、解析対象のＤＮＡの塩基配列におけるＣＧ塩基対の分布の偏り方として解析する。
【００４０】
また、構造解析部５８は、解析対象のＤＮＡを含有した試料セル１８に対して測定された温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、相対比データベース５６に記憶された、複数種類のパリンドローム構造の各々に対応する温度上昇に応じた吸光度比の比の変化とを比較して、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化の類似度を各々算出し、類似度が最も高い吸光度比の比の変化に対応するパリンドローム構造を、解析対象のＤＮＡの塩基配列に形成されたパリンドローム構造として解析する。
【００４１】
ここで、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０によるＤＮＡ構造の解析方法の概要について説明する。
【００４２】
ＧＣ含量が異なる複数の基準ＤＮＡ（０〜１００％の１％毎にＧＣ含量が異なる複数の基準ＤＮＡ）を用意し、各基準ＤＮＡを含有した複数の試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度を記憶しておく。
【００４３】
また、予めＣＧ塩基対の分布の偏り方が分かっているＤＮＡを、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について用意し、各ＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、測定された測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。そして、記憶されている各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度から、算出されたＧＣ含量に対応するＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度を取得し、測定された温度に応じた試料溶液の吸光度と、取得された基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する、ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出する。複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について、上記のように、試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出し、算出された試料溶液の温度に応じた吸光度の比を、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について記憶する。
【００４４】
また、含まれるパリンドローム構造が予め分かっているＤＮＡを、複数種類のパリンドローム構造の各々について用意し、各ＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、測定された測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。そして、記憶されている各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度から、算出されたＧＣ含量に対応するＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度を取得し、測定された温度に応じた試料溶液の吸光度と、取得された基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する、ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出する。複数種類のパリンドローム構造の各々について、上記のように、試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出し、算出された試料溶液の温度に応じた吸光度の比を、複数種類のパリンドローム構造の各々について記憶する。
【００４５】
次に、解析対象のＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、制御された温度に応じた試料溶液の吸光度を測定する。そして、測定された測定された温度に応じた試料溶液の吸光度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡの融解温度を算出し、算出された融解温度に基づいて、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量を算出する。
【００４６】
そして、記憶されている各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度に応じた吸光度から、算出されたＧＣ含量に対応するＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度を取得し、測定された温度に応じた試料溶液の吸光度と、取得された基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出する。
【００４７】
そして、記憶されている複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々についての試料溶液の温度に応じた吸光度の比を取得し、取得した温度に応じた吸光度の比の各々と、算出された解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比とを比較して、試料溶液に含有された解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方を特定する。
【００４８】
また、記憶されている複数種類のパリンドローム構造の各々についての試料溶液の温度に応じた吸光度の比を取得し、取得した温度に応じた吸光度の比の各々と、算出された解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比とを比較して、試料溶液に含有された解析対象のＤＮＡのパリンドローム構造を特定する。
【００４９】
次に、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システム１０によるＤＮＡ構造の解析方法について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、塩基配列の違いの認識を、縦軸に吸光度比をとり、横軸に温度をとる解離曲線を比較することによっておこなった。また、基準ＤＮＡとして、内部の塩基配列にパリンドローム構造を含まず、ＣＧ塩基対の分布に偏りもない塩基配列（ＣＧ塩基対とＡＴ塩基対とが全体に分散している塩基配列）を用いた。また、ＤＮＡのサンプルとして、二重鎖をとるようなオリゴヌクレオチドを設計し、二重鎖を形成するよう事前に調整したもの（濃度２００ｐｍｏｌ／μｌ）を使用した。また、０．１×ＳＳＣ溶液４ｍｌ内に２０μｌ（吸光度にしておよそ０．３）を添加した状態の試料溶液を使用した。
【００５０】
まず、０〜１００％の１％毎にＧＣ含量が異なる複数の基準ＤＮＡを用意し、各基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度を制御し、温度上昇に応じた試料溶液の吸光度比を測定する。そして、各基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度上昇に応じた吸光度比を、基準吸光度データベース５３に記憶する。
【００５１】
そして、予めＣＧ塩基対の分布の偏り方が分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について用意し、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について、同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比に対する、既知構造ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を算出して、相対比データベース５６に記憶する。
【００５２】
また、含まれるパリンドローム構造が予め分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のパリンドローム構造（パリンドローム構造が形成されていないものも含む）の各々について用意し、複数種類のパリンドローム構造の各々について、基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比に対する、既知構造ＤＮＡを含有する試料溶液の温度に応じた吸光度の比を算出して、相対比データベース５６に記憶する。
【００５３】
そして、解析対象のＤＮＡを含有した試料溶液を試料セル１８に収容し、コンピュータ１４において、図１５に示すＤＮＡ構造解析処理ルーチンを実行する。
【００５４】
まず、ステップ１００において、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を測定する。上記ステップ１００では、高精度温度制御装置２２によって、例えば３９℃から８０℃まで０．１度ずつ上昇させて二重鎖ＤＮＡを解離させ、吸光度計１２によって、各温度において、試料セル１８の吸光度と、参照セル１６の吸光度とを測定する。そして、各温度における試料セル１８の吸光度を参照セル１６の吸光度で除算して、各温度における試料溶液の吸光度比を算出し、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を測定する。
【００５５】
そして、ステップ１０２において、上記ステップ１００で得られた試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化に基づいて、融解温度Ｔｍを測定する。
【００５６】
次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で測定された融解温度Ｔｍに基づいて、以下の（１）式に従って、試料溶液に含有されたＤＮＡのＧＣ含量（％ＧＣ）を算出する。
Ｔｍ＝８．１５＋１．６６×ｌｏｇ１０[Ｓ]＋０．４１×（％ＧＣ）−（５００／ｎ）
・・・（１）
【００５７】
ここで、[Ｓ]は、塩のモル濃度（Ｍ）であり、解析対象のＤＮＡについて予め測定された値を用いる。また、ｎは、オリゴヌクレオチドの長さ（ｂｐ）であり、解析対象のＤＮＡについて予め測定された値を用いる。
【００５８】
そして、ステップ１０６において、上記ステップ１０４で算出されたＧＣ含量と同じＧＣ含量である基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を、基準吸光度データベース５３から取得する。なお、基準吸光度データベース５３に、同じＧＣ含量である基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化がない場合には、算出されたＧＣ含量に最も近いＧＣ含量に対する基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の変化を、基準吸光度データベース５３から取得すればよい。
【００５９】
次のステップ１０８では、以下の（２）式に従って、上記ステップ１００で測定された試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比Ａｂｓ（Ｘ）の変化を、上記ステップ１０６で取得された基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比Ａｂｓ（ＳＴＤ）の変化で除算して、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比Ｄの変化を算出する。
Ｄ＝Ａｂｓ（Ｘ）／Ａｂｓ（ＳＴＤ） ・・・（２）
そして、ステップ１１０で、相対比データベース５６から、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々に対する既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を取得し、ステップ１１２において、上記ステップ１０８で算出された試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、上記ステップ１１０で取得された既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化との類似度を、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について算出する。上記ステップ１１２では、例えば、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化のピーク部分について、吸光度比の比の差の総和が大きい場合には、低い類似度を算出し、ピーク部分の吸光度比の比の差の総和が小さい場合には、高い類似度を算出する。
【００６０】
そして、ステップ１１４において、上記ステップ１１２で算出された類似度に基づいて、最も高い類似度に対応するＣＧ塩基対の分布の偏り方を、解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方として推定する。
【００６１】
次のステップ１１６では、相対比データベース５６から、複数種類のパリンドローム構造の各々に対する既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を取得し、ステップ１１８において、上記ステップ１０８で算出された試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、上記ステップ１１６で取得された既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化との類似度を、上記ステップ１１２と同様に、複数種類のパリンドローム構造の各々について算出する。
【００６２】
そして、ステップ１２０において、上記ステップ１１２で算出された類似度に基づいて、最も高い類似度に対応するパリンドローム構造を、解析対象のＤＮＡに形成されたパリンドローム構造として推定して、ＤＮＡ構造解析処理ルーチンを終了する。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムによれば、解析対象のＤＮＡのＧＣ含量と同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比に対する、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を算出し、予め構造が分かっているＤＮＡを含有した試料溶液に対して求めた温度上昇に応じた吸光度比の比と比較して、試料溶液に含有されたＤＮＡの構造を特定することにより、ＤＮＡの解離曲線に含まれるＤＮＡの構造に関する有用な情報を得ることをできる。
【００６４】
また、ＣＧ塩基対の分布の偏り方が分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のＣＧ塩基対の分布の偏り方の各々について用意し、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を、既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液に対して求めた温度上昇に応じた吸光度比の比と比較することにより、解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方を解析することができる。
【００６５】
また、含まれるパリンドローム構造が分かっている既知構造ＤＮＡを、複数種類のパリンドローム構造の各々について用意し、解析対象のＤＮＡを含有する試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比を、既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液に対して求めた温度上昇に応じた吸光度比の比と比較することにより、解析対象のＤＮＡに形成されたパリンドローム構造の有無や、含まれるパリンドローム構造の数や大きさを解析することができる。
【００６６】
また、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムは、核酸の物理的性質を利用したシンプルな機構に基づくため、ＤＮＡのサンプルに特別な何かを施す必要はなく、また、一回の測定にかかる時間が温度上昇するまでの時間であるため、非常に簡便な測定を行う事が可能である。従って、時間的コスト及び経済的コストをかけずに、核酸に固有の塩基配列情報や立体構造情報を得ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムを、発展の見込まれているオーダーメイド医療など、ＤＮＡ配列の識別及び診断の分野に応用することができる。その上、近い将来、核酸を化学材料として扱う新規テクノロジー産業が生まれた場合には、その分野において、材料としてのＤＮＡの品質管理として、本実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムを応用することができる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態では、Ａ塩基による吸光度がピークとなる２６０ｎｍの波長の光を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の波長の光を用いて、試料溶液の吸光度を測定するようにしてもよい。例えば、Ｇ塩基による吸光度がピークとなる２５３ｎｍの波長の光、Ｔ塩基による吸光度がピークとなる２６７ｎｍの波長の光、又はＣ塩基による吸光度がピークとなる２７１ｎｍの波長の光を用いてもよい。この場合には、図１６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、２５３ｎｍ、２６０ｎｍ、２６７ｎｍ、及び２７１ｎｍのどの波長の光を用いても、複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方である塩基配列１４〜１７に記載の塩基配列について、吸光度比の比の同様な変化が得られるため、２６０ｎｍの波長の光を用いる場合と同様に、解析対象のＤＮＡについて、ＣＧ塩基対の分布の偏り方を特定することができる。また、図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、２５３ｎｍ、２６０ｎｍ、２６７ｎｍ、及び２７１ｎｍのどの波長の光を用いても、複数種類のパリンドローム構造である塩基配列１９〜２１に記載の塩基配列について、吸光度比の比の同様な変化が得られるため、２６０ｎｍの波長の光を用いる場合と同様に、解析対象のＤＮＡについて、パリンドローム構造を特定することができる。
【００６９】
また、試料溶液の吸光度の測定値として、吸光度比を用いる場合を例に説明したが、吸光度の測定値として、試料溶液の吸光度の値を用いても良い。この場合には、試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の変化を、同じＧＣ含量の基準ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度の変化で除算して、吸光度の比の変化を算出し、記憶された吸光度の比の変化と比較すればよい。
【００７０】
また、試料溶液に含有されるＤＮＡについて、ＧＣ含量を算出する場合を例に説明したが、ＡＴ含量を算出するようにしてもよい。この場合には、ＡＴ含量が異なる複数の基準ＤＮＡを用意し、各基準ＤＮＡを含有する複数の試料溶液の各々について測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化を基準吸光度データベースに記憶しておけばよい。そして、解析対象のＤＮＡのＡＴ含量と同じＡＴ含量の基準ＤＮＡを含有する試料溶液の各々について測定された温度上昇に応じた吸光度比の変化を用いて、温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を算出すればよい。
【００７１】
また、解析対象のＤＮＡのＣＧ塩基対の分布の偏り方を解析する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、解析対象のＤＮＡのＡＴ塩基対の分布の偏り方を解析するようにしてもよい。この場合には、複数種類のＡＴ塩基対の分布の偏り方の各々について既知構造ＤＮＡを用意し、複数種類のＡＴ塩基対の分布の偏り方の各々について、既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化を算出し、相対比データベースに記憶しておけばよい。そして、解析対象のＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化と、記憶された既知構造ＤＮＡを含有した試料溶液の温度上昇に応じた吸光度比の比の変化とを比較して、解析対象のＤＮＡのＡＴ塩基対の分布の偏り方を解析すればよい。
【００７２】
また、ＤＮＡを解析対象とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、二本鎖構造をとり得るＲＮＡを解析対象とした構造解析システムに、本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムの構成を示す概略図である。
【図２】ＧＣ含量が異なっている２つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図３】ＣＧ塩基対が配置された位置が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図４】ＣＧ塩基対の分布が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図５】ＧＣ含量が同じであって、ＣＧ塩基対の分布が同じである２つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図６】（Ａ）ＣＧ塩基対が中央部分に偏っているＤＮＡを示すイメージ図、（Ｂ）ＣＧ塩基対が右側部分に偏っているＤＮＡを示すイメージ図、及び（Ｃ）ＣＧ塩基対が左側部分に偏っているＤＮＡを示すイメージ図である。
【図７】ＣＧ塩基対が偏っている部分が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図８】ＣＧ塩基対が偏っている部分が異なる３つのＤＮＡにおける解離曲線を、基準ＤＮＡの解離曲線で除算した比の曲線を示すグラフである。
【図９】（Ａ）均一にＣＧ塩基対が分布している塩基配列を示す図、（Ｂ）右側より左側にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図、（Ｃ）左側より右側にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図、（Ｄ）両端部より中央にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図、及び（Ｅ）中央より両端部にＣＧ塩基対が偏って分布している塩基配列を示す図である。
【図１０】ＣＧ塩基対の分布が異なっている５つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図１１】ＣＧ塩基対の分布が異なっている５つのＤＮＡにおける解離曲線を、基準ＤＮＡの解離曲線で除算した比の曲線を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）パリンドローム構造が形成されていないＤＮＡの構造を示すイメージ図、（Ｂ）１０ｂｐのパリンドローム構造が１対形成されているＤＮＡの構造を示すイメージ図、（Ｃ）５ｂｐのパリンドローム構造が１対形成されているＤＮＡの構造を示すイメージ図、及び（Ｄ）５ｂｐのパリンドローム構造が２対形成されているＤＮＡの構造を示すイメージ図である。
【図１３】パリンドローム構造の有無や、パリンドローム構造の数や大きさが異なる４つのＤＮＡにおける解離曲線を示すグラフである。
【図１４】パリンドローム構造の有無や、含まれるパリンドローム構造の数や大きさが異なる４つのＤＮＡにおける解離曲線を、基準ＤＮＡの解離曲線で除算した比の曲線を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態に係るＤＮＡ構造解析システムのコンピュータにおけるＤＮＡ構造解析処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図１６】（Ａ）２５３ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｂ）２６０ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｃ）２６７ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、及び（Ｄ）２７１ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のＤＢ塩基の分布の偏り方のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフである。
【図１７】（Ａ）２５３ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｂ）２６０ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、（Ｃ）２６７ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフ、及び（Ｄ）２７１ｎｍの波長の光を用いた場合に得られる複数種類のパリンドローム構造のＤＮＡに対する吸光度比の比の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１０ ＤＮＡ構造解析システム
１２ 吸光度計
１４ コンピュータ
１６ 参照セル
１８ 試料セル
２０ 試料ユニット
２２ 高精度温度制御装置
２４ 光源
２６ 分光器
４２ 光検出器
４４ 吸光度算出器
４８ 主制御部
５０ 温度算出部
５２ 含量算出部
５３ 基準吸光度データベース
５４ 相対比算出部
５６ 相対比データベース
５８ 構造解析部
６０ 入力部
６２ 表示部
６４ 温度調整部
６５ 温度センサ
６６ 温度制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段と、
前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段と、
前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段と、
ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段と、
前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、前記吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段と、
予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段と、
前記相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段と、
を含む核酸構造解析装置。
【請求項２】
前記相対値記憶手段は、予めＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布の各々について記憶し、
前記構造特定手段は、前記試料溶液に含有された核酸のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布を特定する請求項１記載の核酸構造解析装置。
【請求項３】
前記相対値記憶手段は、含まれるパリンドローム構造が予め分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のパリンドローム構造の各々について記憶し、
前記構造特定手段は、前記試料溶液に含有された核酸のパリンドローム構造を特定する請求項１記載の核酸構造解析装置。
【請求項４】
コンピュータを、
解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段、
前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段、
前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段、
前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段、及び
予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項１】
解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段と、
前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段と、
前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段と、
ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段と、
前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、前記吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段と、
予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段と、
前記相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段と、
を含む核酸構造解析装置。
【請求項２】
前記相対値記憶手段は、予めＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布の各々について記憶し、
前記構造特定手段は、前記試料溶液に含有された核酸のＣＧ塩基対及びＡＴ塩基対の少なくとも一方の分布を特定する請求項１記載の核酸構造解析装置。
【請求項３】
前記相対値記憶手段は、含まれるパリンドローム構造が予め分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類のパリンドローム構造の各々について記憶し、
前記構造特定手段は、前記試料溶液に含有された核酸のパリンドローム構造を特定する請求項１記載の核酸構造解析装置。
【請求項４】
コンピュータを、
解析対象の核酸を含有する試料溶液の温度を制御する温度制御手段、
前記温度制御手段で制御された温度に応じた前記試料溶液の吸光度を測定する吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸の融解温度を算出する温度算出手段、
前記温度算出手段によって算出された融解温度に基づいて、前記試料溶液に含有された核酸のＧＣ含量又はＡＴ含量を算出する含量算出手段、
前記吸光度測定手段によって測定された前記温度に応じた前記試料溶液の吸光度と、ＧＣ含量又はＡＴ含量が異なる基準核酸を含有する複数の試料溶液の各々について予め求められた前記温度に応じた吸光度を記憶した吸光度記憶手段に記憶され、かつ、前記含量算出手段によって算出されたＧＣ含量又はＡＴ含量に対応するＧＣ含量又はＡＴ含量の基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度とに基づいて、前記基準核酸を含有する試料溶液の温度に応じた吸光度に対する前記解析対象の核酸を含有する前記試料溶液の温度に応じた吸光度の相対値を算出する相対値算出手段、及び
予め構造が分かっている核酸を含有した試料溶液に対して求めた前記温度に応じた吸光度の相対値を、複数種類の核酸の構造の各々について記憶した相対値記憶手段に記憶された前記温度に応じた吸光度の相対値の各々と、前記相対値算出手段によって算出された前記温度に応じた吸光度の相対値とを比較して、前記試料溶液に含有された核酸の構造を特定する構造特定手段
として機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１３９１７８（Ｐ２００９−１３９１７８Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１４７２５（Ｐ２００７−３１４７２５）
【出願日】平成１９年１２月５日（２００７．１２．５）
【出願人】（８０３０００１１５）学校法人東京理科大学 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月５日（２００７．１２．５）
【出願人】（８０３０００１１５）学校法人東京理科大学 (545)
【Ｆターム（参考）】
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