核酸を可逆的分子グルーとして用いた多糖ビルドアップシステムの構築

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多糖材料であるセルロースは、ナノスケールまで解繊することで、優れた物性を示すことが明らかになり、近年研究が加速化している。一方、材料応用を考えた際、ナノ材料を精密に組織化するビルドアップ技術が重要となる。本研究は、代表的な多糖材料の一つであるセルロースナノファイバーにDNAを固定化し、DNA間の分子間相互作用を用いて多糖材料の精密な組織化を目指すものである。本年度はセルロースに対するDNAの固定化方法を確立した。当初の計画の通り、TEMPO酸化セルロースナノファイバーに対してDNAの固定化を試みたが、系から未反応DNAを取り除くことが困難であることが明らかになったため、ナノファイバーに解繊する前のTEMPO酸化パルプ繊維に対してDNAを固定化した。セルロースへのDNA固定化方法として、アミド結合形成法およびPEGリンカーとクリック反応を利用した方法の2種類を確立した。蛍光標識DNAと蛍光顕微鏡及び共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いた観察から、DNAがパルプ繊維の表面及び内部に固定化されていることを確認した。また、クリック反応を利用した固定化方法ではアミド結合形成法に対して、蛍光強度比で約5倍量の固定化量を達成できた。次に、固定化されたDNAがDNAとしての機能を有しているか検討するため、蛍光標識されたターゲット鎖（相補鎖及び非相補鎖）を用いて二重鎖形性能を評価した。固定化されたDNAは溶液中のターゲット鎖と配列選択的に二重鎖を形成し、さらに冷却・昇温に応じて可逆的に二重鎖を形成・融解する様子が確認できた。一方で、二重鎖の形成・融解が生じる温度幅が20－60℃と幅広かった。これは、一般的に固液界面でのDNA融解パラメータが溶液中のものと異なることに由来していると考えられる。これらの結果は、セルロースへ固定化されたDNAがその機能を維持していることを示し、集積化のための機能性分子としての役割を果たすことが期待される。