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DNAは、よく知られた右巻きのB型と呼ばれる2本鎖構造だけでなく、RNA/RNA2本鎖、DNA/RNAハイブリッドなどで良く見られるA型構造、らせんの向きが逆巻きの左巻きZ型構造、そして、3本鎖、4本鎖、ヘアピン構造など、様々な高次構造（最近では非標準構造とも呼ばれる）を形成することが知られる。研究代表者は、極微量の核酸試料を用いた核酸高次構造転移観測法の確立を視野に入れ、蛍光分子を1分子レベルで見たときに現れる物理化学現象である蛍光の点滅（blinking）に注目し、blinkingを制御・活用することに基づいた1分子レベル分析・診断法の開発を進めている（Kinetic Analysis based on the Control of the fluorescence Blinking: KACB法）、本研究では、blinkingを制御することにより、DNA高次構造転移の、1分子実時間観測に取り組んだ。2019年度は酸化還元型blinkingを操り（rKACB）DNA4重鎖構造の1分子検出に取り組んだが、2020年度は、1本鎖核酸のダイナミクスに焦点をあてた。1本鎖核酸の構造転移の1分子観測を目指すため、2020年度は水溶性ピレンとして、スルホン化ピレン（SPy）を合成し、SPｙを両末端に修飾したDNA/RNAを合成し、酸化反応をトリガーとして生じるSPyダイマーラジカルカチオン形成速度から、1本鎖の末端衝突速度について検討を行った。その結果、RNAの水酸基は核酸のダイナミクスを遅くするのに対し、チミンの5位のメチル基が水素に置き換わったウラシルでは、逆にダイナミクスが速くなることが示された。得られた知見を基に、1本鎖DNA/RNAのダイナミクスを解析可能なKACB法の開発に取り組んだ。
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