人工DNA結合タンパク質を利用したDNA情報ナノ空間における機能性錯体の精密配置

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本研究では、DNAにより構成される空間を、塩基配列情報を含んだ情報ナノ空間ととらえ、この情報に基づき金属錯体などの機能性物質群を分子レベルで精緻に配置することを目的をとして、金属錯体を結合した人工亜鉛フィンガーを合成及びジンクフィンガーによる金属錯体配列を行うテンプレートを拡張するために、2重鎖を束ねたDXモチーフの検討を行い、2次元、3次元上に定位する手法の確立を行った。DXには4または5本鎖からなる数種類があるが、本研究では5本鎖からなる逆平行型のDXを用いた。ZFとしてGGGGCGを認識する2ドメインのF1F2、および、トリスビピリジンRu(II)錯体を結合したRu-F1F2を用いた。X線構造解析により明らかにされたDNAのZF結合部位とZF本体の空間配置を考慮して、認識塩基配列のDX内での位置を設計した。ZFとDXとの結合及び相互作用についてはゲルシフトアッセイ(EMSA)を用いて調べた。EMSA実験でのDXは全て[γ-^<32>P] ATPで1つのssDNAを5'-末端標識後に、アニーリングしたものを用いた。認識部位を移動することで、ジンクフィンガー及びRu錯体の位置が位相をもって変化する。そこで、ZF結合部位の位相を変化させたDXテンプレートを用意し、ZFを導入したところ、すべての場合において結合することが分かった。ZF結合部位の位置を交叉部の右、左、あるいは両方に組み込んだ配列においても、ZFが結合可能であることが分かった。それぞれの位相についてZF部位を4ユニットに増加させたところ、ZF濃度を増加させるにつれて目的通りに複数のZFユニットを配置できることがわかった。本年度の研究成果により、DX分子をテンプレートに用いることによって、金属錯体間の距離を精密に制御して多数配列した系を構築できることを明らかにした。