2023 Fiscal Year Annual Research Report
DNA密生相によるエントロピー駆動型相互作用に基づくナノバイオセンシング
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21K05122
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
藤田 雅弘 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (50342845)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNA / バイオセンサー / ナノ粒子 / 小角X線散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
短鎖のDNA（オリゴDNA）が高密度に集積した密生相は、そのDNA構造の変化に明敏に応答して特異な界面現象を示す。そのようなオリゴDNAから成る密生相で表面を覆われたナノ粒子の場合、分子レベルの構造変化によって粒子のコロイド分散安定性に大きな変化をもたらし、コロイド系の色調変化という視認できるマクロな情報として捉えられる。本研究では、この界面現象がDNAの構造変化にともなうエントロピー的な斥力変化に起因するという作業仮説に基づいて遂行される。詳細な構造物性解析を通してこの特異な界面現象の理解をより深め、バイオセンサーとして応用することを目指す。
ここでは、四重鎖DNA構造に着目している。これはリガンドとの会合体形成によって劇的な形態変化を生じるためである。本年度はシスプラチンと特異的に会合体形成する四重鎖DNAを対象にし、会合体形成時の構造変化のようすを解明することに集中して取り組んだ。これまで四重鎖DNAとして22塩基から成るd[AG3(T2AG3)3]（22AG）を用いていたが、当該年度では新たなG4鎖であるd[TGA(G3T)2TA(G3T)2AA]（1XAV）を対象に検討をおこなった。1XAVを担持した金ナノ粒子溶液のコロイド分散安定性分散安定性に及ぼすシスプラチン作用の影響を調べたところ、応答性は遅かったものの、シスプラチン添加後に凝集することを見出した。種々の濃度に調製したフリーの1XAVに対してリガンドによる構造変化を溶液小角X線散乱（SAXS）法により評価した。シスプラチンを添加させた場合、22AG同様、G4鎖がアンフォールドしたことが見出された。加えて、G4鎖どうしが集積することを示唆する結果を得た。22AGの場合と異なり、リガンドとの複合化によってDNA鎖間の橋架けが起きている可能性があり、これが粒子凝集をもたらす要因の一つとなっているかもしれない。
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