2003 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
|
Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
田中 一生 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
Keywords | DNA / 修飾塩基 / ホール / ナノテクノロジー / 論理回路 |
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、DNA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DNA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、DNA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メトキシベンゾデアザアデニン(^<MD>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、^<MD>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。このことから^<MD>AはDNAワイヤーを構成するのに適した修飾塩基であることが明らかとなった。次に、^<MD>Aで構成されるDNAワイヤーは酵素による連結や合成が可能であることが示された。現在までのナノテクノロジーでは分子レベルでの操作や同じものを大量につくることは困難であったが、DNAワイヤーがその課題を克服できる可能性を、これらの実験は示唆している。また、^<MD>Aの相補鎖側の塩基を変えることで、ホールの移動効率を変化させることが可能であり、このことを利用して全ての論理回路を作成するプロトコルを提示した。以上の技術を用いれば、ナノテクノロジーの目的の一つである分子コンピュータ作成に大きな前進をもたらすと考えられる。
|
Research Products
(7 results)
-
[Publications] Okamoto A., Tanaka K., Saito I.: "Rational Design of a DNA Wire Possessing an Extremely High Hole Transport Ability."Journal of the American Chemical Society. 125. 5066-5071 (2003)
-
[Publications] Okamoto A., Tanaka K., Fukuta T., Saito I.: "Design of Base-Discriminating Fluorescent Nucleoside and Its Application to T/C SNP Typing."Journal of the American Chemical Society. 125. 9296-9297 (2003)
-
[Publications] Okamoto A., Tanaka K., Saito I.: "A Nucleobase that Releases Reporter Tags upon DNA Oxidation."Journal of the American Chemical Society. 126. 416-417 (2004)
-
[Publications] Tanaka K., Okamoto A., Saito I.: "Development of the drug release system in hole transfer reaction through DNA."Nucleic Acids Research Supplement. 3. 153-154 (2003)
-
[Publications] Tanaka K., Okamoto A., Saito I.: "Clear distinction of pyrimidine bases on the complementary strand by fluorescence change of novel fluorescent nucleosides."Nucleic Acids Research Supplement. 3. 171-172 (2003)
-
[Publications] Tanaka K., Nishiza K., Okamoto A., Saito I.: "Enzymatic ligation and extension of DNA wire."Nucleic Acids Research Supplement. 3. 39-40 (2003)
-
[Publications] Okamoto A., Tanaka K., Fukuta T., Saito I.: "Cytosine detection by a fluorescein-labeled probe containing base-discriminating fluorescent nucleoside."ChemBioChem. 5(In press). (2004)