1997 Fiscal Year Annual Research Report
単一分子DNAの配向固定化技術とその高感度検出法の開発
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09304070
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
下村 政嗣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10136525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 雄大 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (40281836)
KARTHAUS Ola 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (80261353)
居城 邦治 北海道大学, 電子科学研究所, 講師 (90221762)
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| Keywords | 核酸 / 単分子膜 / 蛍光寿命 / インターカレーション / 塩基配列 / 走査プローブ顕微鏡 / ポリイオンコンプレックス / 単一分子検出 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、二次元に組織化された分子集合体を鋳型として単一分子DNAを配向固定化するとともに、DNAの構造的な特徴である塩基対のスタッキングとそれに伴うパイ電子相互作用による長距離にわたる電子伝達能力を利用した新たな検出原理に基づくDNAのハイブリダイゼーション過程の高感度解析手法を開発し、走査型プローブ顕微鏡下における蛍光分光学測定を行おうとするものである。すでに本申請者らは、二次元分子集合体である単分子膜が規則構造のある荷電表面を形成し、その荷電表面を鋳型として反対電荷を有する高分子電解質が単分子状に静電吸着することを見いだした。DNAはリン酸残基を有するアニオン性高分子なので、カチオン性単分子膜の荷電界面に単分子状に静電吸着すると期待される。また、DNAの二重らせん構造は剛直性が高いので棒状に伸びた形態を取りやすく、分子鎖をそろえて配向すると考えられる。そこで本研究ではDNA鎖を引き延ばした状態で配向固定化する技術を確立するとともに、蛍光性色素でラベル化したDNAを近接場光学顕微鏡(光STM)で観察し、DNA分子鎖一本の分光学的な測定を可能とすることで、高感度分析の基礎をかためる。本年度は、界面化学的な手法による単分子膜の相状態の測定、蛍光顕微鏡による水面膜の直接観察、水晶発振子マイクロバランスによる微量重量測定、レーザー分光学的な方法による解析、などによってDNAが単分子膜界面に単一分子的に吸着することを明らかにした。さらに、インターカレーターであるアクリジンオレンジの長鎖誘導体からなる気水界面単分子膜の蛍光寿命が、polyG・polyCを吸着することで著しくみじかくなることをピコ秒蛍光寿命測定装置によって明らかにした。これはグアニン塩基による電子移動消光によるものと考えられる。
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[Publications] M.Shimomura, 他: "Two-Dimensional DNA-Mimetic Molecular Organizations at the Air-Water Interface." Journal of American Chemical Society. 119. 2341-2342 (1997)
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[Publications] M.Shimomura, 他: "Mesoscopic Patterns of DNA-Amphiphile Complexes." Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40. 523-524 (1997)
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[Publications] N.Maruyama, M.Shimomura, 他: "Mesoscopic Pattern Formation of Nanostructured Polymer Assemblies." Supramolecular Science. (発表予定). (1998)
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[Publications] F.Nakamura, M.Shimomura, 他: "Construction of two-dimensional DNA-mimetics.Supramolecular Architecture with Highly Stacked Base-Pairs of Amphiphilic Adenine and Thymine at the Air-Water Interface." Thin Solid Films. (発表予定). (1998)
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[Publications] N.Maruyama, M.Shimomura, 他: "2-D Patterns of Molecular Aggregates on Solid Substrates" Thin Solid Films. (発表予定). (1998)
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[Publications] O.Karthaus, M.Shimomura, 他: "Formation of Ordered Mesoscopic Patterns in Polymer Cast Films by Dewetting" Thin Solid Films. (発表予定). (1998)
