Creation of structures and functions of artificial DNAs directed towards nano-assembly of metal complexes

创建针对金属复合物纳米组装的人工 DNA 的结构和功能

基本信息

  • 批准号:
    14340206
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The strategy of replacing DNA natural bases by alternative ones has allowed the modification of DNA in a highly specific and site-selective manner, because DNA has a structural basis to array predesigned building blocks. We have recently envisioned the replacement of hydrogen-bonded base pairing present in natural DNA by metalmediated base pairing. Incorporation of such metal-induced base pairs into DNA would not only affect the assembly-disassembly processes and the structure of DNA double strands but also confer a variety of metal-based functions upon DNA. The chemistry thus interfaces with both life sciences and materials scienceAlong this line, we designed and synthesized metal-mediated base pairs with nucleosides bearing a phenylenediamine, a catechol, a 2-aminophenol, a pyridine, or a hydroxypyridone as the nucleobase. Some of them were successfully incorporated into DNA and were found to stabilize the duplex or triplex structures. Recently, we reported the synthesis of a series of artificial oligonucleotides, d(5 -GH_nC-3 ) (n = 1-5), using hydroxypyridone nucleobases (H) as flat bidentate ligands. Right-handed double helices of the oligonucleotides, nCu^<2+> d(5 -GH_nC-3 )_2 (n = 1-5), were quantitatively formed through Cu^<2+>-mediated alternative base pairing (H-Cu^<2+>-H), where the Cu^<2+> incorporated into each complex were aligned along the helix axes inside the duplexes with the Cu^<2+>-Cu^<2+> of 3.7 -0.1 angstrom. The Cu^<2+> ions were coupled ferromagnetically with one another through unpaired d electrons to form magnetic chains.
用替代碱基替换 DNA 天然碱基的策略允许以高度特异性和位点选择性的方式修饰 DNA,因为 DNA 具有排列预先设计的构件的结构基础。我们最近设想用金属介导的碱基配对取代天然 DNA 中存在的氢键碱基配对。将这种金属诱导的碱基对掺入DNA不仅会影响组装-分解过程和DNA双链的结构,还会赋予DNA多种基于金属的功能。因此,化学与生命科学和材料科学都有接口沿着这条线,我们设计并合成了金属介导的碱基对,其核苷带有苯二胺、儿茶酚、2-氨基苯酚、吡啶或羟基吡啶酮作为核碱基。其中一些已成功整合到 DNA 中,并被发现可以稳定双链体或三链体结构。最近,我们报道了使用羟基吡啶酮核碱基(H)作为平面二齿配体合成了一系列人工寡核苷酸 d(5 -GH_nC-3 ) (n = 1-5)。寡核苷酸的右手双螺旋,nCu^<2+>d(5-GH_nC-3)_2(n=1-5),通过Cu^<2+>介导的替代碱基配对(H- Cu^<2+>-H),其中掺入每个复合物的 Cu^<2+> 沿着双链体内部的螺旋轴与 Cu^<2+>-Cu^<2+> 对齐3.7 -0.1 埃。 Cu 2+ 离子通过不成对的d电子彼此铁磁耦合以形成磁链。

项目成果

期刊论文数量(44)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Tasaka, K.Tanaka, M.Shiro, M.Shionoya: "Synthesis of Nucleic Acid Mimics Designed for Me tal-Induced Strand Formation on DNA"Tetrahedron. 58. 2965-2972 (2002)
M.Tasaka、K.Tanaka、M.Shiro、M.Shionoya:“为金属诱导 DNA 链形成而设计的核酸模拟物的合成”四面体。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Tasaka, K.Tanaka, M.Shiro, M.Shionoya: "Toward Nano-Assembly of Metals through Engineered DNAs"Supramolecular Chemistry. 14. 255-261 (2002)
M.Tasaka、K.Tanaka、M.Shiro、M.Shionoya:“通过工程 DNA 实现金属纳米组装”超分子化学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
A.Hatano, K.Tanaka, M.Shiro, M.Shionoya: "Synthesis of Nucleic Acid Mimics Designed for Metal-Induced Strand Formation on DNA"Tetrahedron. 58. 2965-2972 (2002)
A.Hatano、K.Tanaka、M.Shiro、M.Shionoya:“为金属诱导 DNA 链形成而设计的核酸模拟物的合成”四面体。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Aketani, K.Tanaka, K.Yamamoto, A.Ishihama, H.Cao, A.Tengeiji, S.Hiraoka, M.Shiro, M.Shionoya: "Syntheses and Structure-Activity Relationships of Nonnatural β-C-Nucleoside 5'-Triphosphates Bearing an Aromatic Nucleobase with Phenolic Hydroxy Groups : Inh
S.Aketani、K.Tanaka、K.Yamamoto、A.Ishihama、H.Cao、A.Tengeiji、S.Hiraoka、M.Shiro、M.Shionoya:“非天然 β-C-核苷的合成和构效关系带有酚羟基的芳香核碱基的 5-三磷酸酯 : Inh
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Tasaka, K.Tanaka, M.Shiro, M.Shionoya: "Toward Nano-Assembly of Metals through Engineered DNAs"Supramolecular chemistry. 13. 255-261 (2002)
M.Tasaka、K.Tanaka、M.Shiro、M.Shionoya:“通过工程 DNA 实现金属纳米组装”超分子化学。
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