DNA密生相によるエントロピー駆動型相互作用に基づくナノバイオセンシング

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短鎖のDNAが高密度に集積した密生相はDNAの構造に応答して特異な界面現象を示す。そのような密生相で覆われたナノ粒子では、分子レベルの僅かな構造変化が粒子のコロイド分散安定性に大きな変化をもたらすため、われわれの視覚にはコロイド系のマクロな色調変化として捉えることができる。この界面現象がDNA構造変化によってもたらされるエントロピー斥力変化に起因するという作業仮説に基づき、本研究では詳細な構造物性解析を通して界面現象の理解を深め、バイオセンサーとして応用することを目指す。ここでは、四重鎖DNA構造に着目するが、これはリガンドとの会合体形成によって構造変化を起こすためであり、その特性を活用したバイオセンサー開発とその最適化をおこなうものとする。本年度はシスプラチンと特異的に会合体形成する四重鎖DNAを対象にし、会合体形成時の構造変化のようすを解明することに集中して取り組んだ。フリーの四重鎖DNA水溶液と四重鎖DNAを担持した金ナノ粒子溶液を調製し、溶液小角X線散乱（SAXS）実験をSPring-8にて実施した。シスプラチンが存在しないと高塩濃度下でもDNA担持ナノ粒子は分散したままであるが、その条件でシスプラチンを作用させると粒子は凝集する。SAXS解析の結果、シスプラチンを添加すると四重鎖構造がほどける様子が認められた。これは今回検討した塩濃度にはあまり依存しないようであり、シスプラチンと複合体形成し、コンフォメーション変化を生じてもDNA密生相は依然として高い立体斥力を有していることを意味する。このことは、シスプラチンにはDNA 鎖間で橋架けするような作用、すなわち粒子間凝集を起こすことはないことを強く示唆する結果である。四重鎖コンフォメーション変化に伴う立体斥力の低下が粒子凝集を引き起こす大きな要因であるといえる。