DNAデバイスの作成とリアルタイムAFMによるその動的挙動の解析

DNA 装置的创建并通过实时 AFM 分析其动态行为

• 批准号: 06J02251
• 负责人: 田代 竜
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J02251/
• 关键词: DNA; 光反応; 分子デバイス; DNAデバイス; 電子移動; AFM; Sso7d; DNA aptamer; DNAの構造; チミンダイマー

DNAの2本鎖形成能を分子デバイスへと利用する試みが近年盛んに行われている。光反応によるDNA損傷を効率よく引き起こすことは、光照射によりDNAの2本鎖の解離を誘導することが可能となりDNAを利用した分子デバイスの作成に有用であると考えた。DNAのチミンの誘導体であるブロモウラシルやヨードウラシルは配列によっては非常に強い光反応性を示す。光反応をDNAデバイスへと利用するために、ヨードウラシルの光反応性について調べた。ブロモウラシルの反応においてグアニンがブロモウラシルに対し電子供与体となることを明らかにしている。ヨードウラシルの反応においてもグアニンとヨードウラシルの距離を変えて反応させたところブロモウラシルと反応性において非常に類似性があることが分かった。例えば、GAAIUという配列で最も反応性が強いことが分かり、これよりも距離が遠くなると反応性は距離に依存して減少することを明らかにした。これは電子移動が電子供与体と受容体との距離に依存するためであり、ヨードウラシルの反応性も電子移動により反応が進行することを意味している。GAAIUよりも距離が短い場合、ヨードウラシル反応性が低くなったがこれは電荷分離後の逆電子移動反応によるためであることが分かった。さらに、ブロモウラシルとは異なる点としてヨードウラシルの光反応には電子移動の他にもホモリシスにより反応が進行することも明らかにした。グアニンがヨードウラシルに電子を与えるほど近い位置に存在している場合は、ヨードウラシルが電子を受け取りヘテロリシスにより、ヨードー炭素間の結合が脱離するが、グアニンが近傍の配列に存在しない場合、ホモリシスが主な反応経路になることを明らかにした。

近年来，已经尝试利用DNA将双链形成分子设备的能力。我们认为，光辐射可以诱导由光反应引起的有效的DNA损伤，这对于使用DNA创建分子设备很有用，因为有可能通过光照射诱导DNA双链的解离。 DNA的胸腺胺的衍生物溴酸和iodouracil表现出非常强的光反应性能，具体取决于序列。为了利用光反应到DNA设备，研究了碘的光反应性。已经表明，鸟嘌呤是bromouracil反应中溴拉西的电子供体。在碘的反应中，也通过改变鸟嘌呤和碘的距离来进行反应，发现bromouracil的反应性非常相似。例如，发现GAAIU序列是最具反应性的，并且发现当距离远远超过此时，反应性会根据距离而降低。这是因为电子转移取决于电子供体和受体之间的距离，这意味着碘曲霉的反应也由于电子转移而发展。当距离短于GaaIU时，碘反应性的变化比Gaaiu的反应性少，但这是由于电荷分离后的反电子转移反应引起的。此外，还发现，除了电子转移外，反应在碘的光反应中也进展，同溶解也与溴拉西不同。发现鸟嘌呤的位置足够近以将电子提供给碘的电子时，iodouracil会接收电子，而杂化会导致iodo碳之间的键被分离，但是当附近的序列中不存在鸟嘌呤时，同型同型是主要反应途径。