2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Spin Systems Based on Nucleobases
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15K13681
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
塩見 大輔 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40260799)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核酸 / ラジカル / スピン / 磁性体 / 分子力学法 / 分子力場計算 / DNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNAを分子集団が機能を発現する場として捉えた場合，その最も魅力的な特徴は，塩基配列が分子レベルでの「番地」になり得る点である．DNAの塩基配列を使えば，電荷やスピンを持った分子を望みの場所に望みの配列様式で並べることが可能になる．不対電子（スピン）を持つ分子を並べて磁性体を得るためには，分子間のスピン－スピン交換相互作用を制御することが不可欠であるが，そのためには，真に分子レベルでの構造制御・波動関数制御（近接する分子軌道同士の相対配向の制御）が求められる．本研究では，多数のラジカル小分子を水素結合により非共有結合的にDNA上で会合させることにより，スピン集積系を構築することを提案する．
本申請者のこれまでの科研費課題では，天然型の核酸塩基に安定なニトロキシドラジカルを置換した「安定ラジカル導入型核酸塩基」を合成し，それらを構成単位として，種々の分子スピン系を構築してきた．本研究では，このアプローチをさらに発展させて，電子スピンを担う多数の分子の配列パターンを，一本鎖DNAの塩基配列であらかじめプログラムしておくことにより，開殻分子の組織化・分子配列制御を行なうことを目的とした．初年度はまず，一本鎖DNAと安定ラジカル導入型核酸塩基との会合体の安定性を調べるために，種々の核酸塩基誘導体について，分子力場計算をおこなった．閉殻の小分子を一本鎖DNAと会合させた研究例を参考にしつつ，会合体形成能を比較検討した結果，平面型芳香族部位とポリエチレングリコールを置換基として有する塩基誘導体が有望であることが明らかになった．
2年目（最終年度）には，前年の考察を踏まえて，平面型芳香族置換基を持ついくつかの核酸塩基誘導体を設計し，分子力場計算により一本鎖DNAとの会合体形成能を調べた．その結果，平面性の高い非天然型の核酸塩基誘導体が安定な会合体を形成する可能性が高いことがわかった．
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