Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、以前我々が見出した「水素結合型塩基対⇔金属錯体型非天然塩基対」の配位駆動型塩基対スイッチングに基づき、DNA二重鎖の組み換え(DNA鎖交換反応)によって機械的な動きが誘起されるDNAナノ構造体(DNAロタキサン・分子ピンセット等)を構築する。DNA構造体に各種機能分子を修飾し、金属錯体形成や酸化還元を駆動力としてダイナミックな構造・エネルギー変換を引き起こす「金属配位駆動型DNA発動分子」を創製する。
本研究は、金属錯体形成を駆動力として構造変換を引き起こす「金属配位駆動型DNA発動分子」の創製を目的とした。本年度は主に、金属イオンの有無により「水素結合型塩基対⇔金属錯体型非天然塩基対」の塩基対スイッチングが可能な新規修飾ウラシル塩基を開発し、DNA二重鎖の組み換え反応への応用を検討した。具体的には、5位にイミノ二酢酸配位子を導入したN,N-ジカルボキシメチル-5-アミノウラシル(dcaU)塩基を設計・合成した。合成したdcaUヌクレオシドをDNA鎖中に導入し、DNA中での金属錯体形成を検討した。種々の金属イオンを検討した結果、一対のdcaU-dcaU対を含むDNA二重鎖は金属錯体型dcaU-Gd(III)-dcaU塩基対の形成により大きく安定化され、水素結合型dcaU-A塩基対を含む二重鎖はGd(III)イオンの添加により不安定化されることがわかった。これは、dcaU-Gd(III)-dcaU塩基対とdcaU-A塩基対の相互変換が可能であることを示唆する結果である。さらに、dcaU塩基を含むDNA鎖を用いて、Gd(III)イオンの添加・除去による二重鎖形成の制御を試みた。Gd(III)非存在下ではdcaU-A塩基対を含む二重鎖が形成し、Gd(III)イオンを添加するとdcaU-Gd(III)-dcaU塩基対を含む二重鎖が優先的に形成した。すなわち、Gd(III)イオンを外部刺激として、DNA鎖の会合挙動を等温下で可逆的に変換することができた。昨年度までに検討した5-ヒドロキシウラシル(UOH)や5-カルボキシウラシル(caU)では、金属イオンによる二重鎖形成制御にはDNA配列中に3~4個連続して導入する必要があった。一方、dcaU塩基は一対のみでも良好な二重鎖会合制御ができたため、DNA発動分子の有用なビルディングブロックとなると考えられる。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022 2021
All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 3 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results, Invited: 2 results)
Chemical Communications
Volume: 59 Issue: 8 Pages: 1006-1009
10.1039/d2cc06179a
Volume: 59 Issue: 7 Pages: 892-895
10.1039/d2cc06205d
Chemical Science
Volume: 14 Issue: 5 Pages: 1082-1088
10.1039/d2sc06534g
Volume: 13 Issue: 14 Pages: 3977-3983
10.1039/d2sc00926a
Chem. Eur. J.
Volume: 67 Issue: 67 Pages: 16626-16633
10.1002/chem.202102977
化学と工業
Volume: 74 Pages: 684-485
