光応答性DNAを活用した光駆動型分子マシンの開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21241031
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 浅沼 浩之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20282577)
• 研究分担者: 梁 興国 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60447828)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 光応答性 DNA / アゾベンゼン / 分子マシン

研究概要

本研究では、アゾベンゼンを導入した光応答性 DNA を用いた光駆動型分子マシンの開発を目指した。まず DNA 二重鎖の形成と解離の高効率な光制御を可能にする修飾アゾベンゼンの分子設計を行った。その結果、主鎖から遠い側にあるベンゼン環の 2 つのオルト位の化学修飾が、光制御効率の向上と cis 体の熱安定性の向上に有効であることを見出した。また二重鎖中でアゾベンゼンと塩基対が交互に並ぶように光応答性 DNA の配列を設計すると、アゾベンゼンの光異性化で二重鎖の形成と解離の完全な光制御が可能なことも見出した。 これらの技術を利用し、 1) RNA を可逆的に切断する光駆動型 DNA 分子マシン、 2) 光崩壊型 DNA ナノカプセル、3) 可視光応答型アゾベンゼンとの組み合わせによるシーソー型ナノマシン の構築に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Photoswitch nucleic acid catalytic activity by regulating topological structure with a universal supra-photoswitch (2013)
  • 著者名/発表者名: Liang, X.G.; Zhou, M.G.; Kato, K.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: ACS Synth. Biol. 巻: 2 ページ: 194-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photon-fueled DNA nanodevice carrying two different photoswitches (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishioka, H.; Liang, X. G.; Kato, T.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 51 ページ: 1165-1168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust and photo-controllable DNA capsules using azobenzenes (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, F.; Mochizuki, T.; Liang, X.G.; Asanuma, H.; Tanaka, S.; Suzuki, K.; Kitamura, S.; Nishikawa, A.; Ui-Tei, K.; Hagiya, M
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 10 ページ: 3560-3565
  • 査読あり
• [雑誌論文] A light-driven DNA nanomachine for efficiently photoswitching RNA digestion (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhou M.G.; Liang, X.G.; Mochizuki, T.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 49 ページ: 2167-2170
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Supra-Photoswitch Involving Sandwiched DNA Base Pairs and Azobenzenes for Light-Driven Nanostructures and Nanodevices. (2009)
  • 著者名/発表者名: Liang, X.G.; Mochizuki, T.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Small 巻: 5 ページ: 1761-1768
  • 査読あり
• [学会発表] DNA nano-engineering for the construction of photon-fuelled molecular-machine with azobenzenes as molecular engine (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Asanuma
  • 学会等名: French-- ‐ Japanese Seminar on "Bioinspired Methods and Applications"
  • 発表場所: Tokyo, Japan (Invited)
  • 年月日: 20130204-06
• [学会発表] Azobenzene-tethered DNA for the photoregulation of DNA functions (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Asanuma
  • 学会等名: International Roundtable on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids
  • 発表場所: Lyon, France.(Invited).
  • 年月日: 20100829-0903
• [学会発表] Rational Design of photoresponsive DNA with cartridge-type nucleotide (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Asanuma
  • 学会等名: International Symposium on Polymer Chemistry (PC 2010)
  • 発表場所: Suzhou, China.(Invited)
  • 年月日: 20100602-06
• [図書] Oligonucleotide Conjugates for Detection of Specific Nucleic Acid Sequences (2012)
  • 著者名/発表者名: Kashida, H.; Asanuma, H, "DNA Conjugates and Sensors" Eds. by K. R. Fox, T. Brown
  • 総ページ数: 242-247
  • 出版者: RSC Publishing
• [図書] 梁興国, "核酸化学のニュートレンド"、カートリッジ型人工ヌクレオチドによる光応答性DNAの設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅沼浩之、日本化学会編
  • 総ページ数: 56-62
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: http://www.nubio.nagoya-u.ac.jp/seigyo1/index.html
• [産業財産権] オリゴヌクレオチドおよびその利用 (2010)
  • 発明者名: 浅沼浩之、梁興国、他 4 名
  • 権利者名: 法人名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特願 2010-194942
  • 出願年月日: 2010-08-31