2002 Fiscal Year Annual Research Report
DNAらせん構造を利用した分子ワイヤーと分子素子の開発
Project/Area Number |
02J01978
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
田中 一生 京都大学, 工学研究科・合成・生物化学専攻, 特別研究員(DC1)
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Keywords | DNA / hole / modified nucleobase / molecular wire / nanotechnology |
Research Abstract |
DNAは、水溶液中で遠隔電荷移動の媒体となることから、分子ワイヤーとしての応用が期待される。ナノスケールの電子工学において素子間の配線や、巨視的な電極間の電気的接触部分の連結に困難が伴うが、DMの分子認識や自己集合による超分子形成能を利用することで、この困難を克服できる可能性がある。このことからDMを配線として利用した、分子サイズの回路構築が期待される。近年のDNA内遠隔電子移動の機構についての研究から、電荷移動の効率は配列中の核酸塩基の酸化電位に大きく依存することが報告されている。グアニンは、天然の核酸塩基中で酸化電位が最小であり電荷移動の媒体となるが、酸化分解が引き起こされ、電気伝導度は大きく損なわれる。以上のことから、酸化電位が低く、電荷が発生しても分解せず、DMの分子認識能を保持した修飾核酸塩基の開発を行った。 まず、デアザアデニンにベンゼン環を縮合させることにより水や酸素の付加を阻害することを狙ったベンゾデアザアデニン(^<BD>A)含有DNAオリゴマーを合成した。さらに、このDNAオリゴマーを用いたDNA内電荷移動反応から、^<BD>Aは電荷が発生しても分解せず、効率のよい電荷移動の媒体となる修飾核酸塩基であることが示された。さらに、^<BD>Aの連続配列において、ドナー・アクセプター間の距離の増加と共に、電荷の輸送効率も上昇していくことも示された。現在までに、核酸塩基を連続させることで電荷移動の距離が増すと、電荷輸送効率が減少していくことが報告されている。ところが、^<BD>Aの連続配列においては、連続させることで上昇していくことから、DNA内電荷移動反応において、上下の塩基とのπスタッキングが、電荷輸送効率を向上させるために重要であることが示唆された。さらに、配列依存性を調べるために、様々な配列を用いて同様の反応を行なったところ、^<BD>Aの連続配列が最も高い電荷輸送効率を有することが示された。この結果は上記の考察を支持している。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Akimitsu O., Tanaka K., Saito I.: "Rational Design of a DNA Wire Possesing an Extremely High Hole Transport Ability"Journal of the American Chemical Society. 125(In press). (2003)
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[Publications] Akimitsu O., Tanaka K., Saito I.: "2-Amino-7-deazaadenine forms stable base pairs with cytosine and thymine"Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 12(1). 97-99 (2002)
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[Publications] Akimitsu O., Tanaka K., Saito I.: "Unique Hole-trapping Property of the Degenerate Base, 2-Amino-7-deazaadenine"Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 12(24). 3641-3643 (2002)
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[Publications] Akimitsu O., Taiji T., Tanaka K., Saito I.: "Synthesis and Duplex Stability of Oligonucleotides containing 7-Vinyl-7-deazaguanine as a Strong Electron-Donating Nucleobase"Tetrahedron Letters. 41. 10035-10039 (2000)