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核酸による分子認識は、リボスイッチに代表されるように生体内における反応制御で重要な役割を果たしている。核酸の分子認識性をマクロスケールの変化へ増幅できれば、多様な分子認識性を有するデバイス開発が可能となる。そこで本研究では、DNAの分子認識能を活用し、感温性ポリマーpoly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM)のアクチュエータ機能と協調させた分子認識材料に関する研究を行う。
DNAを側鎖へ化学的に結合した共重合ポリマーDNA-pNIPAMについて、これまでに本研究グループでは、DNAが二本鎖を形成する配列位置を調整することで、標的分子の認識に伴う二本鎖DNA(dsDNA)の解離をトリガーとしてDNA-pNIPAMが分散状態から凝集状態へと移行するモードと、標的分子を認識してもdsDNAが解離せず二本鎖のまま標的分子を捕捉するモードが存在することを明らかにしている。また、標的分子補足モードでは、初期状態が凝集状態となる必要があるため、凝集状態をとる条件について検討を行ってきた。本年度は、相補鎖形成比率や外部溶液塩濃度を制御したうえで、余剰な一本鎖部位でG四重鎖構造を形成する場合に、凝集状態となることを明らかにした。一方で、余剰な一本鎖部位で構造形成をしない場合には同条件で分散状態となったことから、余剰な一本鎖部位の構造が凝集・分散状態へ影響を与えることを明らかにした。また、G四重鎖構造を取り、たんぱく質を認識することが知られている相補鎖を用いたところ、標的分子添加時に凝集が抑制された。以上の結果、標的分子補足モードを用いても分子認識が可能であることが示された。
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