DNA immobilized by photoionization of malachite green derivative and mechanism of its immobilization

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05068
• Research Institution: Nara National College of Technology
• Principal Investigator: 宇田 亮子 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (90321463)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: DNA / マラカイトグリーン / 光制御

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を用いた光固定化の評価を行うことで、DNA長さや塩基配列、高次構造への依存性を明らかにしている。そこで本年度は、DNA固定化のメカニズムを調べるために、マラカイトグリーンカチオンの各DNAに対する親和性を評価した。基板上に固定化した1本鎖DNAの塩基配列依存性は、水溶液中で得られた結合定数からでは説明できないものであった。そこで、水溶性高分子を加えた水溶液中で結合定数を評価したところ、基板固定化DNAの依存性と良い対応を示すことが分かった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症の影響により、所属研究機関の研究活動指針等を踏まえ、研究計画に遅延が生じた。

Strategy for Future Research Activity

本年度は目標の１つである”DNA固定化メカニズムの解明”に対して結合定数を評価することで、塩基配列の依存性について知見を得ることができた。今後はDNA長さ依存性について検討する予定である。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の影響により、所属研究機関の研究活動指針等を踏まえ、研究計画に遅延が生じた。使用計画としては、遅延が生じ検討できなかった実験を行うための試薬等の購入を考えている。