修飾DNAの機能化による分子デバイス

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305058
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 真嶋 哲朗 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00165698)
• 研究分担者: 遠藤 政幸 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (70335389) ; 川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50314422) ; 藤乗 幸子(佐治) 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50197844)
• キーワード: DNA / DNA分子ワイヤ / 修飾DNA / DNAの機能化 / 分子デバイス / 核酸塩基 / ホール移動 / パルスラジオリシス

研究概要

DNAは多数の核酸塩基のナノスケールの配列制御によって遺伝情報を司っていると言う意味で、DNAはナノサイズの情報デバイスである。ナノサイエンス、ナノテクノロジーとの関係からDNA分子デバイスの創製は、学問的のみならず社会的要請の強い研究課題となっている。本研究では、種々の光機能性クロモファを共有結合によって導入した修飾DNAを用いることによって、クロモファ独自の光機能性を利用して修飾DNAに様々な機能性を賦与し、その機能を自由にコントロールすることによって、光機能化修飾DNAの特に生体系での分子デバイスとしての可能性を明らかにすることを目的として研究を行った。すでに我々はパルスラジオリシス法を用い、ホールのプローブ分子としてピレン(Py)を特定位置に結合させたPy修飾DNAを使用して、DNA中のホールの生成とDNA中を流れるホールの動的挙動を直接観測することに成功した。今年度は、Py(Eox=1.40V vs NHE)をUridine(U)の2'位に導入したNH^2基を介して修飾し、Phenothiazine(Ptz)(Eox=0.76V vs NHE)をDNAの5'末端側に修飾したDNAのパルスラジオリシス法を用いた過渡吸収測定を行った。Py^<・+>からPtzへのホール移動速度は距離(Ptz-Py間のAT塩基対数)に依存し、速度定数は塩基対数が3のとき10^5s^<-1>以上、5のとき10^4s^<-1>と求められた。またPtz-Py間のホール移動速度のPtz-Py間の架橋塩基配列依存性について検討した結果、介在するGの存在によってホール移動速度は加速され、架橋塩基の配列に依存することが示された。この結果はDNAワイヤの可能性を検討する上で非常に重要な知見である。

研究成果

• [文献書誌] K.Kawai, Y.Wata, M.Hara, S.Tojo, T.Majima: "Modulation of One-Electron Oxidation Rate of 8-Oxoguanine by Base-Pairing with Cytosine Derivatives"J. Am. Chem. Soc.. Vol.124,No.14. 3586-3590 (2002)
• [文献書誌] K.Kawai, T.Majima: "Effect of hydrogen bonding on the photo-oxidation of DNA"J. Photochem. Photobiol. C. Vol.3,No.1. 53-66 (2002)
• [文献書誌] K.Kawai, K.Kawabata, S.Tojo, T.Majima: "Synthesis of ODN containing 4-methylamino-1, 8-naphthalimide as a fluorescence probe in DNA"Bioorg. Medic. Chem. Lett.. Vol.12,No.17. 2363-2366 (2002)
• [文献書誌] K.Kawai, T.Takada, S.Tojo, T.Majima: "Regulation of one-electron oxidation rate of guanine and hole transfer rate in DNA through hydrogen bonding"Tetrahedron Lett.. Vol.43,No.45. 8083-8085 (2002)
• [文献書誌] X.Cai, M Hara, K.Kawai, S.Tojo, T.Majima: "Properties of Chrysene in the Higher Triplet Excited State"Chem. Phys. Lett.. Vol.368,No.3-4. 365-369 (2002)
• [文献書誌] K.Kawai, K.Miyamoto, S.Tojo, T.Majima: "Formation of Pyrene Dimer Radical Cation in DNA Reflecting DNA Dynamics in the Time Range of 1 μs to 1 ms"J. Am. Chem. Soc.. Vol.125,No.4. 912-915 (2003)
• [文献書誌] X.Cai, M.Hara, K.Kawai, S.Tojo, T.Majima: "Naphthalene in the higher triplet excited state"Chem. Commun.. No.2. 222-223 (2003)
• [文献書誌] X.Cai, M.Hara, K.Kawai, S.Tojo, T.Majima: "Sensitized Reactions of Benzophenone in the Higher Triplet Excited State"Chem. Phys. Lett.. Vol.368,No.3-4. 365-369 (2003)
• [文献書誌] K.Kawai, T.Majima: "Effect of hydrogen bonding on the photo-oxidation of DNA"J. Photochem. Photobiol. C. Vol.3,No.1. 53-66 (2002)
• [文献書誌] T.Takada, K.Kawai, S.Tojo, T.Majima: "Hole Transfer in DNA : DNA as a Scaffold for Hole Transfer between Two Organic Molecules"Tetrahedron Lett.. Vol.44. 3851-3854 (2003)