メタロＤＮＡを利用した導電性ナノワイヤーの開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14J03684
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大樂 武範 東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2016-03-31
• キーワード: メタロ塩基対 / メタロDNA / 核酸ー金属相互作用 / 銀錯体 / 水銀錯体

研究実績の概要

近年、金属を介した核酸塩基対(メタロ塩基対)形成を利用した分子デバイス開発研究が盛んに行なわれている。メタロ塩基対を含むDNA分子の三次元構造情報は、メタロ塩基対を基盤とした分子デバイスの開発に必須の情報である。そこで、本研究では、NMR分光法を用いて、銀を介したシトシン-シトシン塩基対(C-Ag(I)-C)を含むDNA分子の三次元構造決定を行なった。
はじめに、NMR分光法を用いた三次元構造解析に適したDNA配列の探索を行なった。1D 1H NMRスペクトル測定を用いた銀イオン滴定実験の結果から、C-Ag(I)-C塩基対をただ１つ含む独立30残基のDNA配列を見出した。次に、このDNA分子の2D 1H-1H NOESYスペクトル測定およびシグナルの帰属を行なった。得られたNOEデータからC-Ag(I)-C塩基対を含むDNA分子の三次元構造計算を行なった。DNA分子中でC-Ag(I)-C塩基対を形成している残基がC3’-endo様のパッカリングをとっていることを明らかとした。また、C-Ag(I)-C塩基対を含むDNA分子においても、C-Ag(I)-C塩基対を含むすべての塩基対はスタッキングしており、B型のらせん構造をとっていることが示された。さらに、Ag(I)はDNAのらせん軸近傍に位置することが明らかとなった。平成26年度の研究業績である、15N NMR分光法を用いたDNA中のC-Ag(I)-C塩基対の化学構造決定および本年度のC-Ag(I)-C塩基対を含むDNA分子の三次元構造決定の成果から、C-Ag(I)-C塩基対形成を用いた分子デバイスの論理的設計に必須の情報が得られた。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Direct detection of the mercury-nitrogen bond in the thymine-HgII-thymine base-pair with 199Hg NMR spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Takenori Dairaku, Kyoko Furuita, Hajime Sato, Jakub Sebera, Daichi Yamanaka, Hiroyuki Otaki, Shoko Kikkawa, Yoshinori Kondo, Ritsuko Katahira, F. Matthias Bickelhaupt, Celia Fonseca Guerra, Akira Ono, Vladimir Sychrovaky, Chojiro Kojima, Yoshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 ページ: 8488-8491
  • DOI: 10.1039/C5CC02423D
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structures, physicochemical properties, and applications of T-HgII-T, C-AgI-C, and other metallo-base-pairs (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Tanaka, Jiro Kondo, Vladimir Sychrovsky, Jakub Sebera, Takenori Dairaku, Hisao Saneyoshi, Hidehito Urata, Hidetaka Torigoe, Akira Ono
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 ページ: 17343-17360
  • DOI: 10.1039/C5CC02693H
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Resolution Crystal Structure of a Silver(I)-RNA Hybrid Duplex Containing Watson-Crick-like C-Silver(I)-C Metallo-Base Pairs (2015)
  • 著者名/発表者名: Jiro Kondo, Yoshinari Tada, Takenori Dairaku, Hisao Saneyoshi, Itaru Okamoto, Yoshiyuki Tanaka, Akira Ono
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 54 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1002/anie.201507894
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring a DNA Sequence for the Three-Dimensional Structure Determination of a Silver(I)-Mediated C-C Base Pair in a DNA Duplex By 1H NMR Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Takenori Dairaku, Kyoko Furuita, Hajime Sato, Yoshinori Kondo, Chojiro Kojima, Akira Ono, Yoshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 巻: 34 ページ: 877-900
  • DOI: 10.1080/15257770.2015.1088160
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] C-Ag(I)-C塩基対を含むメタロDNAの立体構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古板恭子, 大樂武範, 児嶋長次郎, 田中好幸
  • 学会等名: NMR討論会 2015
  • 発表場所: 千葉工業大学 津田沼キャンパス
  • 年月日: 2015-11-06 – 2015-11-08
• [学会発表] Structure of C-Ag(I)-C metallo base pair in RNA duplex (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Tada, Takenori Dairaku, Itaru Okamoto, Hisao Saneyoshi, Yoshiyuki Tanaka, Akira Ono, Jiro Kondo
  • 学会等名: 第42回 国際核酸化学シンポジウム
  • 発表場所: 姫路市本町68番290イーグレひめじ あいめっせホール
  • 年月日: 2015-09-23 – 2015-09-25
• [学会発表] NMR structure of a DNA duplex containing a silver-mediated C-C base pair (2015)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Furuita, Takenori Dairaku, Chojiro Kojima, Yoshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 第42回 国際核酸化学シンポジウム
  • 発表場所: 姫路市本町68番290イーグレひめじ あいめっせホール
  • 年月日: 2015-09-23 – 2015-09-25