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2013 年度 実績報告書

リポソーム表面で生体分子をセンスする双頭核酸ヘッド型両親媒性分子の開発

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 25104505
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関東京大学

研究代表者

庄田 耕一郎  東京大学, 総合文化研究科, 助教 (00401216)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードアミダイトユニット / 収率改善 / 反応性確認 / 双頭型両親媒性分子
研究概要

平成25年度は『双頭核酸ヘッド型両親媒性分子』の化学合成のためのアミダイトユニットの合成が課題であった。目的分子の高脂溶性部分の化学構造は、中央の剛直な脂質部分:1,6-ジアミノ-2,4-ヘキサジインに対し、2つのコレン酸がアミド結合した直線状の分子である。この剛直脂質の類縁体は、すでに報告例があり、①リポソーム膜に対して垂直に配向すること、②2つの剛直分子がリポソーム膜上でside-by-sideに接近可能であること、が示されている。
1,6-ジアミノ-2,4-ヘキサジインの合成は、既存の方法では収率が低かったが、反応条件を検討することで収率を向上できた。トータルの合成収率向上のため、保護基の選択、脱保護条件の検討を行い、従来理論上は33%が最高収率であったステップを、収率62%まで高めることに成功した。目的のアミダイトユニットまでの最終的なトータルイールドは24%、各ステップの平均収率は75%であった。
得られた合成中間体を用いて、DNA固相合成における各種反応条件に対する安定性を調べた。その結果、①酸処理条件、②濃アンモニア条件いずれにおいても、分解は起こらないことがわかった。
現在は、得られたアミダイトユニットを、DNA固相合成に適用し、最終目的物の双頭核酸ヘッド型両親媒性分子の合成を検討している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

双頭核酸ヘッド型両親媒性分子用のアミダイトユニットの合成という初年度の目標が達成できたから。また、得られた化合物が、双頭核酸ヘッド型両親媒性分子合成に必須のDNA固相合成の各種条件下で安定であることが示せたから。
もし初年度に双頭核酸ヘッド型両親媒性分子を合成できていれば、当初の予定以上に進展していると報告できた。しかしそれは叶わなかったので2年目の課題として引き継いだ。すでにDNA固相合成機を保有するDNA受託合成企業とディスカッションを重ね、合成の見積もりもとってある。

今後の研究の推進方策

計画通りに研究が進展しているので、2年目も計画通りに研究を進める。具体的には、①双頭核酸ヘッド型両親媒性分子の合成、②双頭核酸ヘッド型両親媒性分子のGUV(巨大一枚膜ベシクル)上への組み込み、③双頭核酸ヘッド型両親媒性分子のセンシング活性の評価である。
双頭核酸ヘッド型両親媒性分子は、高い塩濃度のバッファー中で調製し、脂質二分子膜を貫通する配向で存在する必要がある。既存の方法ではその条件で望みの配向を実現することはできない。そこでGUV調製法は、申請者が独自に開発したPSGH法という脂質薄膜水和法をベースとする方法で行う。この方法は、あらかじめ二分子膜を作成してからGUVを作る方法であるため、双頭核酸ヘッド型両親媒性分子は二分子膜を貫通する配向を取りやすい。またこの方法では高い塩濃度でGUVを効率よく調整することが可能である。
センシング活性の評価は、オリゴ核酸の鎖置換反応とFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)をカップルさせた方法で行う予定である。鎖置換反応およびFRETともに、申請者メインフィールドである分子コンピューティング分野で汎用されるテクノロジーであり、申請者もその性質やハンドリングに習熟しているので、問題が起きても速やかに解決可能であると考えられる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [学会発表] DNAー脂質複合型分子センサーの合成2014

    • 著者名/発表者名
      庄田 耕一郎・陶山 明
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学・千種キャンパス(名古屋市)
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Development of molecular sensor device on a vesicle-based artificial cell model2013

    • 著者名/発表者名
      庄田 耕一郎・陶山 明
    • 学会等名
      細胞を作る研究会6.0
    • 発表場所
      慶應義塾大学先端生命科学研究所(山形県鶴岡市)
    • 年月日
      20131114-20131115
  • [学会発表] Development of molecular sensor that delivers environmental information to inside of liposome-based molecular robots2013

    • 著者名/発表者名
      庄田 耕一郎・陶山 明
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都市)
    • 年月日
      20131028-20131030
  • [備考] Suyama lab 東京大学

    • URL

      http://dna.c.u-tokyo.ac.jp/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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