相補的核酸塩基対ナノ組織体の電子移動

纳米组件中互补核碱基对的电子转移

基本信息

批准号：
11133203
负责人：
下村政嗣
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

DNAは遺伝情報機能を司る生体高分子であり、その高次構造と複製機能は水素結合によって厳密に定められた塩基対の形成とそれら塩基対の一次元的な積み重なりによって決まる。合成高分子と比較すると、厳密に決められた分子量とモノマーシークエンスを有しており、さらに塩基対のパイ電子が基底状態で相互作用するほど密に接近した、特異な構造を持っている。スタックした塩基対が長距離にえあたる光誘起電子移動のパスとなりうる可能性が報告されて以来、その機構をはじめとして数多くの実験や議論が盛んになされている。本研究はDNAの核酸塩基部分のみを切り出した、簡単な二次元モデルシステムを作製することで、水素結合を介して一次元にスタックした相補的な核酸塩基対の集合体を作製し、そこでの電子移動体を構築するとともに、特異な非局在電子系を設計しようとするものである。(1)ジアセチレン基を有する重合性両親媒性核酸塩基誘導体を系統的に合成した。(2)これらの化合物は気液界面において安定な単分子膜を形成し、さらに下水相に存在する一本鎖DNAと相補的な塩基対を形成した。(3)二次元核酸塩基集合体を固定化するために、一本鎖DNAの共存下で、気液界面における鋳型重合をおこなった。光照射により、ジアセチレンに特徴的な共役鎖形成に伴う発色と蛍光発光が観察された。これによって分子量、塩基配列が厳密に決まった共役パイ電子系を構築することが可能となった。以上の結果、水素結合によって組織化された核酸塩基対からなるナノ構造対の形成に成功した。ジアセチレン高分子を導入することで、ナノ構造体中での電子の非局在化が可能となった。

DNA是控制遗传信息功能的生物聚合物，其高阶结构和复制功能是由氢键形成严格定义的碱基对以及这些碱基对的一维堆叠决定的。与合成聚合物相比，它们具有严格定义的分子量和单体序列，并且还具有独特的结构，其中碱基对的π电子非常接近，以至于它们在基态下相互作用。自从报道堆叠碱基对可以作为长距离光致电子转移的路径以来，人们进行了大量的实验和讨论，包括其机制。在这项研究中，通过创建一个简单的二维模型系统，其中仅切掉DNA的核碱基部分，我们将创建通过氢键在一维堆叠的互补核碱基对的组件，并且该项目旨在构建一个电子转移体并设计独特的离域电子系统。 (1)系统合成了具有联乙炔基团的可聚合两亲核碱基衍生物。 (2)这些化合物在气液界面形成稳定的单分子膜，并与污水相中存在的单链DNA形成互补碱基对。 (3)为了固定二维核碱基聚集体，在单链DNA存在的情况下在气-液界面进行模板聚合。在光照射下，观察到与共轭链形成相关的显色和荧光发射，这是丁二炔的特征。这使得构建具有严格确定的分子量和碱基序列的共轭π电子系统成为可能。结果，我们成功地形成了由通过氢键组织的核酸碱基对组成的纳米结构对。通过引入丁二炔聚合物，可以使纳米结构内的电子离域。