ホスト・ゲスト錯体の会合・解離を化学刺激として利用するDNAナノ構造の超構造制御

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 21111506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 井上 将彦 富山大学, 大学院・医学薬学研究部(薬学), 教授 (60211752)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2010: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2009: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: DNA / ナノ構造体 / メゾスコピック / ホスト・ゲスト / 動的制御

Research Abstract

オリゴDNAでナノ構造を構築する手法は日進月歩を遂げ、最近では様々な形のDNA origamiやDNA puzzleが開発されている。これら「DNAナノアーキテクチャ」を構築する唯一の駆動力はDNA二重鎖形成であり、ここに別の駆動力を付与することができれば多彩な構造体への展開が期待できる。そこで、新たな駆動力としてホスト・ゲスト錯体の会合に着目し、ホスト・ゲスト錯体を組み込んだDNA超構造体の創成を目指すことにした。DNA超構造をホスト・ゲスト錯体の会合・解離によって動的に制御できれば、巨大な分子を構成要素とするシステム創発に向けての足掛りになると考えられる。
我々は平成21年度において、DNA二重鎖の一方の5'末端にβ-シクロデキストリンを、その相補鎖の5'末端にアダマンタン誘導体を代表的なクリック反応であるHuisgen反応で導入した修飾DNAの合成に成功した。これらがハイブリダイズすると、シクロデキストリンとアダマンタンの錯形成を介してDNA二重鎖が自己集合すると予想される。平成22年度においては、修飾DNAの塩基数と二重鎖融解温度(T_m)との関係を調べた。実際ハイブリダイズさせ、その融解温度(T_m)を測定したところ、例えば塩基数が7の場合、非修飾DNAに比べてT_mが約20℃上昇した。この融解温度の上昇は、ホスト・ゲスト錯形成を介してより鎖長の長い自己集合体が形成されていることを示唆している。さらに、非修飾DNAではT_mを観測することができない6merの修飾DNAは、約30℃という比較的高いT_mを示した。

Research Products

• [Journal Article] Hexamethyldisilazane-Promoted Sonogashira Reaction of Polyfunctionalized N-Containing Heterocycles (2011)
  • Author(s): Inouye, M.; Doi, Y.; Azuchi, J.; Shirato, W.; Chiba, J.; Abe, H.
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 82 Pages: 1137-1141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical detection of insertion/deletion mutations based on enhanced flexibility of bulge-containing duplexes on electrodes (2010)
  • Author(s): Chiba, J.; Akaishi, A.; Ikeda, R; Inouye, M.
  • Journal Title: Chem.Commun. Volume: 46 Pages: 7563-7565
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly emissive pyrene-based fluorophores and highly sensitive fluorescent sensors using pyrene emission switching. (2010)
  • Author(s): Fujimoto K.
  • Journal Title: Yakugaku Zasshi Volume: 130 Pages: 1283-1287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exotic DNAs Made of Nonnatural Bases and Natural Phosphodiester Bonds (2010)
  • Author(s): Chiba, J., Inouye, M.
  • Journal Title: Chem. Biodivers. 7 Pages: 259-282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific Induced Circular Dichroism and Enhanced B to Z Transitions of Duplexes Stabilized by Chromophore-Linked Alkynylnucleoside Residues (2010)
  • Author(s): Fujimoto, K., Aizawa, S., Oota, I., Chiba, J., Inouye, M.
  • Journal Title: Chem.-Eur.J. 16 Pages: 2401-2406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Versatile Fluorescent Sensors Based on Click Chemistry : Detection of Fatty Acids by their Pyrene-Emission Switching (2009)
  • Author(s): Fujimoto, K., Yamada, S., Inouye, M.
  • Journal Title: Chem. Commun. Pages: 7164-7166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristic Fluorescence Behavior of Dialkynylpyrene Derivatives in Hydrophobic Cavity of Protein (2009)
  • Author(s): Shinmori, H., Furukawa, H., Fujimoto, K., Shimizu, H., Inouye, M., Takeuchi, T.
  • Journal Title: Chem. Lett 38 Pages: 84-85
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of Mismatched Duplexes by Synchronizing the Pulse Potential Frequency of Ferrocene/Isoquinoline Conjugate- Connected DNA Probes Immobilized onto Electrodes (2009)
  • Author(s): Ikeda, R., Kobayashi, S., Chiba, J.Inouye, M.
  • Journal Title: Chem.-Eur.J. 15 Pages: 4822-4828
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Genotyping by Using Ferrocene/Isoquinoline-Connected DNA Probes with Different Redox Potentials on a Single Electrode (2009)
  • Author(s): Ikeda, R., Kitagawa, S., Chiba, J.Inouye, M
  • Journal Title: Chem.-Eur.J. 15 Pages: 7048-7051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo- and Electrochemical Properties of Novel 7-Substituted Naphthyridine Derivatives (2009)
  • Author(s): Chiba, J., Doi, Y., Inouye, M.
  • Journal Title: Heterocycles 79 Pages: 411-415
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photophysical Properties of 1,3,6,8-Tetrakis(arylethynyl)pyrenes with Donor or Acceptor Substituents : Their Fluorescence Solvatochromism and Lightfastness (2009)
  • Author(s): Fujimoto, K., Shimizu, H., Frusyo, M.Akiyama, S., Ishida, M., Furukawa, U., Yokoo, T., Inouye, M.
  • Journal Title: Tetrahedron 65 Pages: 9357-9361
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ホスト・ゲスト錯形成を利用したDNA二重鎖の自己集合とその熱安定性 (2011)
  • Author(s): 藤本和久, 栖井あゆみ, 井上将彦
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学 第2回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] アルキニルC-ヌクレオシドをモノマーユニットとする人工DNAと天然DNAの相互作用の検討 (2011)
  • Author(s): 白土渉, 千葉順哉, 井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 異なる糖連結位置を持つアルキニル C-ヌクレオシドの合成とそのオリゴマー化 (2011)
  • Author(s): 足土順一, 千葉順哉, 井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 電極上に固定化されたDNAのダイナミクスとパルス電位周波数の同調に基づく遺伝子多型の検出 (2010)
  • Author(s): 井上将彦
  • Organizer: 甲南大学講演会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] 天然と同じ水素結合様式を持つ人工ヌクレオシドの合成 (2010)
  • Author(s): 白土渉, 千葉順哉, 井上将彦
  • Organizer: 生体機能関連化学若手の会 第22回サマースクール
  • Place of Presentation: 亀山
• [Presentation] ホスト・ゲスト錯体の会合・解離を化学刺激として利用するDNAナノ構造の超構造制御 (2010)
  • Author(s): 井上将彦, 酒井あゆみ, 藤本和久
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学 第2回全体会議
  • Place of Presentation: 南都留郡
• [Presentation] 三種類の人工核酸塩基からなる人工DNA二重鎖の構築を目指した新規アルキニルC-ヌクレオシドの合成 (2010)
  • Author(s): 足土順一, 千葉順哉, 井上将彦
  • Organizer: 平成22年度有機合成化学北陸セミナー
  • Place of Presentation: 金沢
• [Presentation] ホスト・ゲスト錯体の会合・解離を化学刺激として利用するDNAナノ構造の超構造制御 (2010)
  • Author(s): 千葉順哉、山田頒悟、酒井あゆみ、藤本和久、井上将彦
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学第1回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] フェロセン連結DNAプローブ二重鎖の柔軟性を利用したDNA欠損・挿入多型の電気化学的検出 (2010)
  • Author(s): 赤石あゆみ、千葉順哉、井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 二重らせん型蛍光センサの"テーラーメイド"合成法の開発とその不飽和脂肪酸の選択的検出 (2010)
  • Author(s): 山田頬悟、藤本和久、井上将彦
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] ピレンを骨格とする高性能蛍光色素、ならびに高感度蛍光センサ分子の開発に関する研究 (2009)
  • Author(s): 藤本和久
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第120回例会(学術奨励賞受賞講演)
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2009-12-06
• [Presentation] フェロセン連結DNAの金電極上における分子ダイナミクスとパルス電位周波数の同調に基づくSNPs検出 (2009)
  • Author(s): 千葉順哉、井上将彦
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第120回例会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2009-07-11
• [Presentation] アルキニルC-ヌクレオチドのみからなるExotic DNA (2009)
  • Author(s): 井上将彦、千葉順哉
  • Organizer: 09-1高分子学会講演会(招待講演)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-07-10
• [Presentation] Development of Rotaxane-Based Blue-Emitting Fluorophores with High Photostability (2009)
  • Author(s): Fujimoto, K., Yonenaga, Y., Okamoto, Y., Shibata, M., Inouye, M.
  • Organizer: 4^<th> International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • Place of Presentation: Maastricht(Netherlands)
• [Presentation] On-Chip Detection of Single-Nucleotide Polymorphism by Synchronizing Pulse Potential Frequency with the Dynamics of Electrochemical DNA Probes (2009)
  • Author(s): Inouye, M.
  • Organizer: The 12^<th> International Symposium on Traditional Medicine (Invited Lecture)
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] クリック反応を利用した二重らせん型蛍光センサの多様性のある合成法の確立 (2009)
  • Author(s): 山田頒悟、藤本和久、井上将彦
  • Organizer: 第5回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇都宮
• [Presentation] フェロセン連結DNAのダイナミクスとパルス電位周波数の同調に基づく2電位応答SNPタイピング (2009)
  • Author(s): 千葉順哉、池田怜男奈、北川哲、井上将彦
  • Organizer: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] イソキノリンを導入したフェロセン連結DNAプローブのダイナミクスに基づくDNA欠損・挿入多型の電気化学検出 (2009)
  • Author(s): 赤石あゆみ、千葉順哉、井上将彦
  • Organizer: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 電気化学活性DNAプローブのダイナミクスとパルス電位周波数の同調に基づくDNA欠損・挿入多型の検出 (2009)
  • Author(s): 赤石あゆみ、千葉順哉、井上将彦
  • Organizer: 平成21年度有機合成化学北陸セミナー
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] アルキニルヌクレオシド残基へのクリック反応に基づく多様性のある蛍光センサの合成 (2009)
  • Author(s): 山田頒悟、藤本和久、井上将彦
  • Organizer: 平成21年度有機合成化学北陸セミナー
  • Place of Presentation: 富山
• [Remarks]
  • URL: http://www.pha.u-toyama.ac.jp/yakka/index-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.pha.u-toyama.ac.jp/yakka/index-j.html