分子性機能材料・単一分子デバイスとしてDNAの新展開

DNA作为分子功能材料和单分子器件的新进展

基本信息

批准号：
12895026
负责人：
下村政嗣
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本調査は、核酸ならびに関連物質を分子性機能材料として新しく展開しようとしている生体機能関連化学、高分子化学、応用物理学、ならびに光化学の研究者と、単一分子検出を専門としている分光学、生物物理、物理光学の研究者が、核酸高分子の材料化の手法、構造評価、機能化について情報を交換し、DNAを分子情報と分子フォトニクスの機能をあわせもつ単一分子素子としての新しい展開の可能性を探るものである。核酸高分子を材料化しようとする試みは、分子組織化の技術と分子レベルでの構造観察技術の著しい展開を背景に、ここ数年、世界的に注目されはじめている。核酸高分子を機能性高分子としてとらえ、分子レベルで設計された分子性機能材料として展開するためには、LB法や自己組織化法などを用いて分子自身の組織化力を有効に利用して分子配列や配向制御を可能とする分子組織化技術や、レーザー光放射圧や原子間力などを用いた分子操作技術、などの発展が強く要求される。また、これらの技法を用いて作製した分子デバイスの分子レベルにおける構造評価には、走査型プローブ顕微などによる形態観察や分子間力などの物理パラメーターの測定、単一分子の分光学的測定が不可欠になる。このように、核酸高分子の分子レベルの組織化と構造評価法の開発は、学際的な共同研究によるアプローチを前提とした本調査によってはじめて可能となる。核酸の有する機能の最も特徴的なものは、きわめて選択性の高い塩基間での水素結合、インターカレーションと呼ばれる核酸塩基対間への物質の特異的な取り込み現象、などに基づく分子認識能である。本調査では、化学力顕微鏡による塩基配列の直接的な読みとり、インターカレーションを用いた塩基選択的な光化学反応など、分子認識機能に関する調査・検討を行った。また、最近、DNA中でスタックした塩基対を介した長距離電子移動の可能性が示され、注目を集めるとともに盛んな議論がなされている。本調査では、DNAならびにその類似物における高速な光物理化学現象と分子フォトニクス材料への展開を、光化学、単一分子分光学、などの立場から検討した。

This survey involves researchers in biofunction-related chemistry, polymer chemistry, applied physics, and photochemistry, which are seeking to develop new nucleic acids and related substances as molecular functional materials, and researchers in spectroscopy, biophysical and physical optics, who specialize in single molecule detection, exchange information about the methods, structural evaluation, and functionalization of nucleic acid polymers, and explore the新发展的可能性，作为结合分子信息和分子光子函数的单分子设备。近年来，将核酸聚合物变成材料的尝试已开始引起全球关注，随着分子组织技术和分子水平上的结构观察技术的显着发展。为了将核酸聚合物视为功能性聚合物，并将它们作为在分子水平设计的分子功能材料开发，对发展的需求很大，例如分子组织技术，可以有效地利用分子量和自我组装方法的分子方法和自我隔离方法来有效地利用分子的组织能力，并启用LAS的灯笼散发器控制和时尚的辐射控制，技术控制和优先技术控制，并且力量。此外，对于使用这些技术产生的分子器件的分子结构评估，使用扫描探针显微镜的形态学观察，测量物理参数（例如分子间力）以及单分子的光谱测量是必不可少的。因此，只能通过本研究来开发核酸聚合物的分子级组织和结构评估方法，该方法假设跨学科协作研究采用的方法。核酸的最独特特征是基于高度选择性的碱基之间基于氢键的分子识别能力，而核碱基对之间的物质的特异性吸收（称为插入）。在这项研究中，我们研究并检查了分子识别函数，包括使用化学力显微镜和使用插入的碱基选择性光化学反应直接读取基本序列。此外，最近显示了通过堆叠在DNA中的碱基对远程电子转移的可能性，引起了人们的注意并获得了巨大的争论。在这项研究中，从光化学和单分子光谱的角度研究了DNA及其类似物的快速光体物理和化学现象及其发展为分子光子材料的。