2012 Fiscal Year Annual Research Report
グラフェンナノ表面における核酸の定量解析と核酸結合リガンド選択システムの構築
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24350089
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
三好 大輔 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (50388758)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 核酸 / 分子認識 / ナノバイオ / テロメア / グラフェン |
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| Research Abstract |
広いπ平面と負電荷をもつグラフェン酸化物(以下GOと記す)が水溶液中で様々な分子と吸着することを利用したバイオセンサーの構築が注目されている。しかし、基板表面という非理想環境にあるGOと生体分子の結合特性や、GO表面に吸着することで分子が密集した状態における生体分子の物性に関する定量的解析は全く行われておらず、GOを用いたバイオセンサーの合理設計指針は存在しない。そこで本研究では、GOナノ表面に対する生体分子の吸着.脱着機構を決定し、GOナノ表面におけるDNAの挙動を世界に先駆けて解明することに取り組んでいる。さらに、得られた定量的諸量を活用して、細胞のがん化や加齢に関与するテロメアDNAが形成する四重らせん構造と特異的に結合できるリガンドを開発するために必要なスクリーニングシステムを開発することを試みる。
平成24年度においては、非理想環境におけるテロメアDNAが形成する高次構造とその熱力学的安定性を検討した。その結果、基板表面を模倣した分子が密集した分子環境において、長鎖のテロメアDNAが数珠状の高次構造を形成することが示された。さらに、四重らせん構造の熱力学的安定性を希薄水溶液中と基板表面を模倣した環境中で比較することで、非理想環境下で四重らせん構造がどのように熱力学的安定性を変化させるかを予測することも可能となった。これらの成果は、米国化学会誌をはじめ国際専門誌への論文投稿および国内外の学会発表にて報告した。特に、非理想環境におけるテロメアDNAの物性解析に関する成果は、米国化学会誌(J. Am. Chem. Soc.)の表紙として採択され、同誌における注目の論文を紹介する「Spotlights on Recent JACS Publications」にも掲載された。
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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
当初の研究計画通り、GOナノ表面の分子環境を模倣した状態におけるテロメアDNAの高次構造やその熱力学的安定性を解明した。また、平成24年度に取得した装置(迅速混合装置を蛍光分光光度計に組み込んだもの)を用いて、GOとDNAの吸着過程を追跡することにも成功した。これらの成果は、平成25年度の研究を加速するものと期待できる。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度には、DNAの非理想環境における物性について興味深い結果が得られた。平成25年度は、これらをより系統的に解析する予定である。また、平成24年度に購入した装置を用いてGOとDNAの吸着・脱着挙動を追跡できることが明らかになったことから、定量的な解析を進める予定である。さらに、非理想環境下におけるリガントとテロメアDNAの結合挙動についても検討を進め、リガンドスクリーニングシステムの構築への足がかりを得る予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度に購入した装置を用いたGOとDNAの吸着・脱着挙動を解明する実験系では、DNA鎖に蛍光団を化学導入する必要がある。上記の購入装置を用いてGOとDNAとの相互作用をを検討したところ、当初の想定よりも感度良く吸着挙動が観測できたことから、DNA合成試薬の購入を抑制できたため、未使用額(514,365円)が生じた。このことから、様々な塩基配列や構造をもつDNA鎖を用いて、より系統的に研究を推進できることが示された。そこで平成25年度においては、DNA合成試薬やその化学修飾用の試薬の購入に未使用額を含めた助成金を使用したいと考えている。また、論文投稿や国際学会での成果報告を積極的に行う予定であり、そのための経費としても助成金を活用したい。
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