| 研究課題/領域番号 |
20K05477
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
中村 光伸 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (50285342)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 色素集合体 / 核酸 / 構造転移 |
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| 研究実績の概要 |
分子が集合して螺旋構造を形成した「超分子キラリティー」は生命活動の解明や機能性材料開発の上で重要である。申請者は核酸を鋳型に蛍光色素をナノ空間に集合させて、色素集合に基づく超分子キラリティーと特異的蛍光の発現に成功した。この超分子キラリティーと蛍光出力を、外部刺激に応答して立体構造を転移させる核酸の特性を使って制御できれば、キロプティカル分子スイッチとして新たな価値を創出できる。本研究では、構造転移可能な塩基配列を持つ核酸を鋳型にして蛍光色素をナノ空間に配列させた集合体を構築し、鋳型核酸の構造転移を駆動力にして色素の並べ替え（再配列）と再配列に対応した蛍光出力を実現する。
2020年度は非ヌクレオシド型のピレン修飾リンカーをグアニン―シトシンの繰返し配列を持つ核酸の中央に複数導入した人工核酸がヘアピン型の二重螺旋を形成し、複数のピレンはヘアピンのループ領域で集積していることを明らかにした。さらにこのヘアピン型二重螺旋核酸は右巻きから左巻きへの構造転移に伴い、ピレンの配列様式も右巻きから左巻き螺旋へと再配列することを見出した。
2021年度は前年度に合成したピレン修飾ヘアピン型核酸で温度上昇によって左巻きから右巻きへの構造転移を起こしピレンの配列も左巻きから右巻きへ再配列することを明らかにした。また、グアニン―シトシンの繰返し配列を持つ核酸の主鎖へジフェニルアントラセンを導入した人工核酸の合成にも成功し、このジフェニルアントラセン修飾核酸はジフェニルアントラセンによりキャップされたヘアピン型構造を形成することを明らかにした。このジフェニルアントラセン修飾ヘアピン核酸も右巻きから左巻きへの構造転移に伴い、ジフェニルアントラセンの配向が変化することをCDスペクトルより見出している。さらにシトシンの塩基部にジフェニルアントラセン、フェニルピレンを修飾した人工核酸の合成にも着手している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
コロナ禍の影響により研究の開始が遅れたため、当初予定であった分子動力学計算による再配列後の空間配列の決定とCD滴定が未だ達成されておらず、現在遂行中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度は再配列前後の蛍光量子収率、寿命の変化を調べ、超分子キラリティー変化との相関を明らかにする。つまり再配列に伴う色素間の距離、重なり、二面角等の変化が蛍光特性にどのように反映されるのかを解明し、多重出力型分子スイッチとしての性能を評価する。また、直線偏光励起による蛍光スペクトルおよび寿命の異方性を測定し、外部刺激による再配列前後の色素集合体の運動性も評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の進捗状況がやや遅れている分、次年度使用額が生じた。現在遂行中の再配列機構の解明、ジフェニルアントラセン、フェニルピレンを修飾した人工核酸の合成および多重出力型分子スイッチとしての性能評価に使用する。
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