DNAのハイブリダイゼーションを活用した色素ナノ超分子の合成

• 研究課題/領域番号: 16651058
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 名古屋大学 (2005); 東京大学 (2004)
• 研究代表者: 浅沼 浩之 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20282577)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: DNA / 色素 / H会合体 / コンジュゲート / ナノクラスター / キラリティー

研究概要

本研究では、機能分子として色素分子を天然のヌクレオチドの代わりに複数個導入したDNA-色素コンジュゲートを合成することで、新規なナノ超分子の構築を目指す。前年度、我々はD-threoninolをリンカーに用いてメチルレッド(あるいはナフチルレッド)と1,3-propanediolをDNA鎖の中央に交互に導入した、互いに相補的なDNAコンジュゲートを合成し、これをハイブリダイズすることで色素がアンチパラレルにスタックしたH会合体の調製に成功している。本年度は、この会合体の構造解析および配向制御を目指した。
NMRによる構造解析の結果、DNAの中央に導入された色素分子は設計どおりに互いにアンチパラレルに配向していることが判った。また配向状態の詳細も明らかとなり、吸収スペクトルと会合状態の対応も判明した。次にメチルレッドを導入するためのリンカーをL-threoninolに変えたところ、CDスペクトルに大きな変化が見られた。D-threoninolを使用した場合には色素の極大吸収波長領域のCDスペクトルが大きな正のコットン効果を示したのに対し、L-threoninolではD-体の1/5以下に低下した。この事実は、D-threoninolでは色素会合体がDNA中で右巻きらせんを形成しているのに対し、L-threoninolではほとんどらせんを形成していないことを意味する。このようにリンカーのキラリティーを変えることで、色素会合体の配向状態を制御できた。

研究成果

• [雑誌論文] Covalent Incorporation of Methyl Red Dyes into Double-Stranded DNA for Their Ordered Clustering (2006)
  • 著者名/発表者名: Kashida, H., Tanaka, M., Baba, S., Sakamoto, T., Kawai, G., Asanuma, H., Komiyama, M.
  • 雑誌名: Chem.Eur.-J. 12 ページ: 777-784
• [雑誌論文] Azobenzene-tethered T7 promoter for Efficient Photoregulation of Transcription (2006)
  • 著者名/発表者名: Liu, M., Asanuma, H., Komiyama, M.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 128 ページ: 1009-1015
• [雑誌論文] Design of Light-switchable Phage Promoter for Efficient Photo-regulation of Gene-expression (2005)
  • 著者名/発表者名: Liu, M., Komiyama, M., Asanuma, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res.Supple. 49 ページ: 283-284
• [雑誌論文] Clear-cut photo-regulation of the formation and dissociation of the DNA duplex by modified oligonucleotide involving multiple azobenzenes (2005)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H., Matsunaga, D., Komiyama, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res.Supple. 49 ページ: 35-36
• [雑誌論文] Interstrand H-aggregation of Cationic Dyes for Narrowing the Absorption Spectra and Stabilizing the Duplex (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida, H.Asanuma, M.Komiyama
  • 雑誌名: Supramolecular Chemistry 16 ページ: 459-464
• [雑誌論文] Alternating Hetero H Aggregation of Different Dyes by Interstrand Stacking from Two DNA-Dye Conjugates (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida, H.Asanuma, M.Komiyama
  • 雑誌名: Angewandte Chemie, International Edition 43 ページ: 6522-6525
• [雑誌論文] Photo-regulation of RNA Digestion by RNase H with Azobenzene-Tethered DNA (2004)
  • 著者名/発表者名: D.Matsunaga, H.Asanuma, M.Komiyama
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 126 ページ: 11452-11453
• [雑誌論文] Real time monitoring of the interaction of T7 RNA polymerase with azobenzene-tethered T7 promoter by biosensor (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Liu, H.Asanuma, M.Komiyama
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research, Supplemental 4 ページ: 221-222
• [雑誌論文] Photoregulation of in vitro transcription/translation of GFP by tethering an azobenzene to T7 promoter (2004)
  • 著者名/発表者名: J.Zhao, J.Zhou, M.Liu, H.Asanuma, M.Komiyama
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research, Supplemental 4 ページ: 199-200