光応答性デンドリマーと生体関連物質との相互作用に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680573
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 玉垣 誠三 大阪市立大学, 工学部, 教授 (40047246)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長崎 健 大阪市立大学, 工学部, 助教授 (30237507) ; 荻野 健治 大阪市立大学, 工学部, 教授 (30089958)
• Keywords: デンドリマー / 光応答性 / DNA / 遺伝子導入 / ゼータ電位

Research Abstract

生体高分子は合目的に情報が内臓され特定の高次構造を取ることにより機能を発現する。タンパク質と核酸の相互作用は遺伝情報の安定した蓄積や発現制御など多くの重要な役割を果たしている。デンドリマーをナノスケールの機能性組織体と考えると蛋白質類似の機能発現の可能性が考えられるが、本研究では、光応答性のカチオン性デンドリマーと核酸分子との相互作用及び光応答性デンドリマーを用いた動物細胞への遺伝子導入の光制御を目指し研究を展開してきた。昨年度までに、末端にリジン残基を導入したポリアゾベンゼンデンドリマーとDNAプラスミドの相互作用をin vitroで評価し、動物細胞へトランスフェクション関する実験を行ってきた。それらの研究により、リジン残基を持つ光応答性デンドリマーを用いてのトランスフェクションを光制御できることが明かとなった。
本年度は、その作用機序の解明を目指し光照射前後でのデンドリマー粒子表面の電位(ゼータ電位)を電気泳動法により測定した。昨年までの研究より紫外光を照射することで粒子が収縮することが光散乱法より明らかにされているが、更にその際に分子の凝集状態が変化することも今回明らかとなった。更に紫外光照射時に粒子の正電荷が減少し、そのためにポリアニオンである核酸分子との親和性も低下する。実際に、プラスミド核酸分子と光応答性デンドリマーの複合体を動物細胞に導入後、細胞を紫外光照射することでタンパクの発現量が増加したことはデンドリマー粒子の表面電位の変化によるものと考えられる。また、核酸との親和性を向上するために末端により塩基性の強いグアニジウム基を導入した。リシンの代わりにアルギニン残基を用い、半分のアミノ基をグアニジウム基で置換したアルギニン修飾光応答性デンドロンはDNAとの親和性がリシン修飾体よりも高いことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 豊嶋俊薫、玉垣誠三: "抗炎症薬β-グリシルリチン酸のカチオン型誘導体の界面化学的特性"日本油化学会誌. 48. 1281-1287 (1999)
• [Publications] T. Masuda, J. Hayashi, and S. Tamagaki: "C_3-symmetric ferrichrome-mimicking Fe^<3+>-complexes containing the 1-hydroxypyrimidinone Fe^<3+>-binding moieties based on a-cyclodextrin: helicities in solvent environments"Journal of The Chemical Society, Perkin Transaction 2. 2. 161-167 (2000)
• [Publications] T. Nagasaki, K. Atarashi, K. Makino, A. Noguchi, and S. Tamagaki: "Synthesis of a Novel Water-soluble Polyazobenzene Dendrimer and Photoregulation of Affinity toward DNA"Moecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (2000)
• [Publications] T. Masuda, S. Asari, S. Tamagaki, and T. Nagasaki: "Synthesis of a Novel Azobenzene-Based Trihydroxamate Siderophore and Photoregulation of Its Ferric Complex Structure"Tetrahedron Letters. (印刷中). (2000)