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本研究課題本年度の目的は長鎖DNA分子の高次構造の特性解析を押し進めることであった。具体的には既に発現していた単一高分子鎖の相転移挙動を実験・理論両面からさらに追究するとともに、その相転移現象と関連させることにより、高分子鎖の折り畳みの制御の方法を確立することを目指した。
本年度の研究成果は次の6点に集約される。(1)DNA単一鎖の相転移挙動の蛍光顕微鏡を用いた直接観察による解析と、その相転移産物の電子顕微鏡観察による微細構造解析の両者を照合することにより、「長鎖DNAの単分子結晶は一次相転移を通じて形成される」ことを明らかにした。(2)長鎖DNAの単分子結晶の形成過程を溶液中での直接観察によって捉え、それが核形成・核成長の一次相転移プロセスであることを明らかにした。(3)さらにそのダイナミクスをモンテカルロ・シミュレーションによって理論的に再現することに成功した。(4)結晶形成のダイナミクスに関する理解に加え、結晶のスタティックな安定条件を理論的に予測し、実験によって検証を行なった。(5)凝縮状態DNAの構造に分子内相分離を引き起こす凝縮剤を同定した。(6)長鎖DNAの高次構造に溶液の履歴を反映した制御が観察される具体的現象を特定し、その効果の原因として、共存化学種のDNAへの競争的結合の速度過程と、系の自由エネルギーの多重安定性とが関係することを理論的に検討し実験との定性的な一致を得た。
今年度得られた上述の知見によって、相転移現象の動因に対する理論的理解が一段と深まったこと((1)〜(3))に加え、相転移を通じて形成される構造の制御に関しても、実験と理論の両面について新しい地平を拓くこととなった((4)〜(6))。以上6点の知見は全て平成8年中の国際学術誌に掲載された。今年度所定の目的は充分達成されたと考えられる。
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