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DNA骨格を利用した色素間相互作用の解析と機能性π造形システムの創製

公募研究

研究領域π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出
研究課題/領域番号 17H05150
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

樫田 啓  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30452189)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードDNA / エネルギー移動 / π造形システム / アンテナ / エネルギーマイグレーション / フェルスター理論 / ペリレン / アントラキノン
研究実績の概要

色素などのπ電子系物質は集積化する際の配向や距離によってその物性を大幅に変化させるため、その集合形態の制御が極めて重要である。本研究ではDNA骨格を利用することにより、分子を空間的に精緻に配置した新しいπ造形システムを構築することを目指した。前年度は、DNA骨格を利用して同種の色素間におけるエネルギーマイグレーションについて詳細に解析した。その結果、エネルギー移動効率が厳密にフェルスター理論に従って変化することを実験的に証明することに初めて成功した。これらの成果は本年度Communications Chemistry誌に報告した。
本年度は前年度得られた知見を元に、色素を精密に集積化した光捕集アンテナ複合体の開発を目指した。具体的には多数のドナー色素(ピレン)をDNAに導入し、中央にアクセプター色素(ペリレン)を配置したDNAジャンクション構造を調製した。その結果、ドナー間でまずエネルギーマイグレーションが起き、更にドナーからアクセプターへの異種色素間エネルギー移動が起きることによって、アクセプターの発光増大を期待した。実際に、ジャンクション構造を調製し、蛍光スペクトルを測定したところアクセプターの強い発光が観察されたことから、高効率な光捕集アンテナとして機能することが分かった。また、ジャンクション構造の分岐数を変化させて詳細に解析を行ったところ6分岐のジャンクション構造が高い光捕集能を示し、有効吸光係数が百倍以上向上することが分かった。
現在、これらの成果を元に論文を執筆中である。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Photo-regulatable DNA isothermal amplification by template-mediated ligation2019

    • 著者名/発表者名
      Cheng Bohao、Kashida Hiromu、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 号: 8 ページ: 1080-1083

    • DOI

      10.1039/c8cc09218d

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-stem molecular beacon targeted to a 5′-region of tRNA inclusive of the D arm that detects mature tRNA with high sensitivity2019

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi Yuichi、Ohtsuki Takashi、Kashida Hiromu、Asanuma Hiroyuki、Watanabe Kazunori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 14 号: 1 ページ: e0211505-e0211505

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0211505

    • NAID

      120006767317

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of energy migration between identical chromophores enabled by breaking symmetry2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida, Hayato Kawai, Ryoko Maruyama, Yuta Kokubo, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, Hiroyuki Asanuma
    • 雑誌名

      Communications Chemistry (Nature)

      巻: 1 号: 1 ページ: 91-98

    • DOI

      10.1038/s42004-018-0093-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bifacial Nucleobases for Hexaplex Formation in Aqueous Solution2018

    • 著者名/発表者名
      Kashida Hiromu、Hattori Yuhei、Tazoe Kaho、Inoue Tadashi、Nishikawa Keiji、Ishii Kentaro、Uchiyama Susumu、Yamashita Hayato、Abe Masayuki、Kamiya Yukiko、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 27 ページ: 8456-8462

    • DOI

      10.1021/jacs.8b02807

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The DNA Duplex as an Aqueous One-Dimensional Soft Crystal Scaffold for Photochemistry2018

    • 著者名/発表者名
      Asanuma Hiroyuki、Murayama Keiji、Kamiya Yukiko、Kashida Hiromu
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 91 号: 12 ページ: 1739-1748

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180278

    • NAID

      130007531017

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chaperone-Polymer-Assisted, Photodriven DNA Strand Displacement2017

    • 著者名/発表者名
      Cheng Bohao、Kashida Hiromu、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi、Asanuma Hiroyuki
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 18 号: 16 ページ: 1568-1572

    • DOI

      10.1002/cbic.201700202

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 単純な核酸をつくる・つかう2019

    • 著者名/発表者名
      樫田啓
    • 学会等名
      第18回FIT-MEセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光色素多数導入DNAを用いた光捕集系の開発2019

    • 著者名/発表者名
      樫田 啓, 東 秀憲, 浅沼浩之
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 人工核酸を利用した新規機能性材料・超分子の開発2018

    • 著者名/発表者名
      樫田啓
    • 学会等名
      第30回生体機能関連化学若手の会サマースクール
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of orientation dependence of FRET by using DNA scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida
    • 学会等名
      International Symposium on Photochemistry (27th PhotoIUPAC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hexaplex formation by artificial nucleic acid tethering bifacial nucleobases2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida, Yuhei Hattori, Kentaro Ishii, Susumu Uchiyama, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      45th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry (ISNAC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hexaplex formation in aqueous solution2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida, Yuhei Hattori, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      12th SPSJ International Polymer Conference (IPC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orientation Dependent FRET as a Tool to Analyze DNA Structures2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida, Hiroyuki Asanuma
    • 学会等名
      INTERNATIONAL CONGRESS ON PURE & APPLIED CHEMISTRY 2018 (ICPAC2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DNA骨格を利用した同種色素間エネルギー移動の詳細な解析2017

    • 著者名/発表者名
      樫田啓, 河合隼人, 荒木保幸, 和田健彦, 浅沼浩之
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] DNAを光反応場として利用した同種色素間エネルギー移動の解析2017

    • 著者名/発表者名
      樫田啓, 河合隼人, 荒木保幸, 和田健彦, 浅沼浩之
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of energy transfer between dyes by using DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular design of pseudo base pairs for functionalization of DNA2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kashida
    • 学会等名
      Annual Spring Meeting of Polymer Society of Korea
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/bioanal3/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.nubio.nagoya-u.ac.jp/seigyo1/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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