| 研究課題/領域番号 |
17K05992
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
金山 直樹 信州大学, 総合工学系研究科(長野), 准教授(特定雇用) (80377811)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | DNA / マイクロビーズ / 粒子間力 / 光ピンセット / スタッキング / 水和 |
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| 研究実績の概要 |
アミノ化オリゴＤＮＡをカルボン酸マイクロビーズ（直径：２マイクロメートル）分散液に添加し、アミド縮合剤の存在下で振とうを行い、オリゴＤＮＡ鎖が表面に化学固定されたＤＮＡマイクロビーズを調製した。種々の反応条件を最適化し、オリゴＤＮＡ鎖でブラシ状に表面を覆われた単分散状態のＤＮＡマイクロビーズの調製に成功した。今回検討したＤＮＡマイクロビーズの直径は約２マイクロメートルであり、光学顕微鏡で水中に分散した状態のビーズを観察可能であった。一本鎖ＤＮＡが固定されたＤＮＡマイクロビーズは、高濃度の塩化ナトリウム（～１Ｍ）が共存する環境でも個々のビーズが独立して分散状態を保持したが、ＤＮＡ二重鎖を固定したマイクロビーズは３００ｍＭ以上の塩化ナトリウム共存下では徐々に会合体を形成する挙動が顕微鏡観察で確認された。興味深いことに、マイクロビーズ上に固定されたDNA二重鎖の最末端が非相補（ＴＴ、ＣＣミスマッチ）配列である場合は、高濃度の塩化ナトリウム共存下においてもＤＮＡマイクロビーズは会合体を形成せず分散状態を保持した。各ＤＮＡマイクロビーズのゼータ電位を計測したところ、表層に固定したオリゴＤＮＡの構造に関係なく一定の値を示し、有意な差は認められなかった。以上の結果は、３００ｍＭ以上の塩化ナトリウム環境下において、相補配列のＤＮＡ二重鎖間で引力的な相互作用が発生することを意味する。さらに光ピンセットを用い、ＤＮＡマイクロビーズを２個トラップして粒子間に発生する凝着力を直接計測することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
ポリマーマイクロビーズ上にDNA鎖を密に固定化し、DNAブラシ層を形成させる手法を確立できた。また、このDNAマイクロビーズを光ピンセットでトラップし、粒子間で発生する相互作用を、力の値として定量的に評価する手法を当初の計画以上のペースで確立することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
マイクロビーズ上に固定化されたDNA鎖の定量法を確立する。DNAブラシの表層構造に加え、溶液中の塩濃度や種類がDNAマイクロビーズ間相互作用に及ぼす影響について、Hoffmeister系列を参考にしながら系統的な評価を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究で使用する計測装置の改造に関して最終的な仕様の決定および試作に要する時間が、計画当初に想定していた以上に長期化したため、初年度内に全てを完了することが出来なかった。仕様などに関しては検討が完了しており、次年度では計画どおり装置の機能拡張のために使用する予定である。
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