核酸-希土類金属-有機配位子三元錯体の分子論的研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06241261
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 高木 誠 九州大学, 工学部, 教授 (90037739)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井原 敏博 九州大学, 工学部, 助手 (40253489) ; 前田 瑞夫 九州大学, 工学部, 助教授 (10165657)
• Keywords: DNA / 希土類金属 / DNA配位子 / 三元錯体 / 二本鎖融解温度 / B-Z転位 / poly(dG-dC) / DNA修飾電極

Research Abstract

核酸-希土類金属-有機配位子の三元錯体を構築する前の基礎的な検討として、まずDNAと希土類金属との相互作用について検討した。種々の希土類金属共存下、仔牛胸腺DNAの融解挙動を観察した。その結果、希土類金属は融解温度(Tm)を低下させる効果があることがわかった。Mg^<2+>などのハードな土類金属は2本鎖DNAのリン酸ジエステル骨格に結合し、2本鎖を強く安定化する(=Tmを上げる)。希土類金属はさらに強い同様な傾向をもつと考えられたが、これとは全く逆である。これにはDNAの高次の構造変化が関与している可能性があると考え、希土類金属共存下、DNAのCDスペクトルによる検討を加えた。希土類金属はDNAの塩基配列に依存して様々な構造変化を誘起することがわかった。中でも最も顕著であったのは、poly(dG-dC)については、僅かに数十μMという低濃度でB-Z転移を誘起することである。これは同様の実験におけるNa^+の数十万倍、Mg^<2+>の数千倍という驚くべき効果である。また、DNA修飾電極を用いた実験によっても同様にDNAと希土類金属の非常に強い相互作用が確認された。
希土類金属によるDNA配位子のDNA結合制御を目的として、代表的なDNA結合性小分子の1つであるインターカレータに金属結合部位を導入した新規DNA配位子を合成した。インターカレータとしてアントラキノン骨格、金属結合部位としてポリアミン(en、dien 、tren)、アミノ酸(gly、ida)、それと糖誘導体(d、l-グルコース)を用いた。特にアミノ酸修飾アントラキノンについては、そのDNA結合において希土類金属との協同性が観測された。すなわち、種々の希土類金属共存下における配位子とDNAとの結合定数は、希土類金属と配位子との親和性を反映して、よりハードな金属が共存している場合ほど(重希土>中希土>軽希土)大きくなった。

Research Products

• [Publications] Toshihiro Ihara: "DNA Intercalators Bedring Metal Chelating Moiety.Ternary Complexes of Polyamine Conraining Authraquinone Derivative-DNA-Cu(II)and Its DNA Cleavage Acririty" Chemistry Letters. 1053-1056 (1994)
• [Publications] Toshihiro Ihara: "DNA Interclators Carring Metal-Chelating Moiety.Anthraquinone Derivative-DNA-Metal Ion Ternasy Interaction" Nucleic Acids Symposium Series. 31. 149-150 (1994)
• [Publications] Mizuo Maeda: "Mg^<2+> Selective Electrode Comprising Double-Helical DNA as Receptive Entity" Chemistry Letters. 1805-1808 (1994)