2019 Fiscal Year Research-status Report
DNA immobilized by photoionization of malachite green derivative and mechanism of its immobilization
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18K05068
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
宇田 亮子 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (90321463)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光応答 / DNA / 膜 / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年DNAを基板やナノ粒子に固定させ、マイクロアレイや電界効果トランジスタ、さらにはラボオンチップに展開しようという動きが盛んである。いずれもDNAを微小な領域に固定化しなければならず、これが重要かつ難しいステップだとされており、それらを解決すべく複雑な材料や多段階プロセスに加え専用装置が提案されている。一方で、この複雑なプロセスは今後新たな技術が着想されたとき、DNA固定化に大きな課題があると開発に二の足を踏む原因になるとも言える。そこで本研究は、光でカチオンとなるユニークな性質を持つマラカイトグリーン誘導体を用い、シンプルで柔軟性の高いDNA固定化法を構築することを目的としている。DNAは負に帯電しており光未照射時の基板上マラカイトグリーンとは結合しないが、光照射後はマラカイトグリーンがカチオンとなるためDNAと結合し固定化すると期待できる。本研究のDNA光固定化法を用いることで、バイオチップなどの迅速な作製・研究室レベルでの自由度の高い展開が可能と考えられる。前年度までの研究成果から１本鎖DNAの定量が可能であることが示され、本年度は様々な塩基配列の１本鎖DNAを用いた光固定化の評価を行った。DNAの長さは２４塩基より長くなると、吸着量が減少することが分かった。またDNAがチミンやシトシンを含むと吸着しやすく、グアニンやアデニンが含まれると吸着しにくくなることが分かり、マラカイトグリーンカチオンによるDNAの吸着は、単なるリン酸エステル部との静電的な相互作用によるものだけではないことが示された。さらに、d(T2AG3)4を用いた吸着を調べたところ、ナトリウムやカリウムイオンなどと共存させてグアニン四重鎖構造を形成させると吸着量が上昇することが分かり、DNAの吸着には構成塩基だけでなく高次構造も影響することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度までの研究結果より２本鎖DNAの定量は難しく、本年度は１本鎖DNAの定量とその結合メカニズムの解明を行うことにした。様々な１本鎖DNAの吸着を検討し、結合に有利な条件を見出しており、結合様式の解明についての本年度の実験はおおむね順調に進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度、複数種類のDNAを用いた吸着の評価を行い結合に有利なDNAの条件を得ることができた。今後は結合メカニズムに関するさらなる知見を得るために、バインダーとなる高分子材料についても検討を行う予定である。併せて、蛍光ラベル化DNAの固定化を行い更には基板上1本鎖DNAのハイブリダイゼーションを進めてゆく予定である。
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| Causes of Carryover |
対象DNAを1本鎖DNAにしたため、2本鎖DNAやそのラベル化に必要な蛍光試薬を購入しなかったために次年度使用額が生じたと考えている。
使用計画としては、ハイブリダイゼーションオーブンの購入や投稿論文の英文校正などに充てる。
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