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

基本信息

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

项目摘要

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。

最近，人们进行了许多尝试来在分子器件中利用DNA的双链形成能力。通过光反应有效地造成DNA损伤，使得通过光照射诱导DNA双链解离成为可能，这被认为对于使用DNA创建分子装置是有用的。溴尿嘧啶和碘尿嘧啶是 DNA 胸腺嘧啶的衍生物，根据序列表现出非常强的光反应性。为了将光反应用于 DNA 装置，我们研究了碘尿嘧啶的光反应性。据揭示，鸟嘌呤在溴尿嘧啶反应中充当溴尿嘧啶的电子供体。同样在碘尿嘧啶的反应中，当改变鸟嘌呤和碘尿嘧啶之间的距离时，发现该反应在反应性方面与溴尿嘧啶的反应非常相似。例如，发现序列GAAIU具有最高的反应性，并且当距离大于该距离时，反应性根据距离而降低。这是因为电子转移取决于电子供体和受体之间的距离，而碘尿嘧啶的反应性也意味着反应通过电子转移进行。当距离短于GAAIU时，碘尿嘧啶反应性较低，但发现这是由于电荷分离后的逆电子转移反应所致。另外，可知与溴尿嘧啶不同，碘尿嘧啶的光反应除了电子转移以外还通过均分解进行。如果鸟嘌呤距离碘尿嘧啶足够近以提供电子，则碘尿嘧啶接收电子并且碘碳之间的键通过杂解而断裂，但是如果鸟嘌呤不存在于附近的序列中，则发现这是主要的均裂。反应路线。