金属錯体・DNA複合超分子.二次元情報グリッドの創製

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本研究では、DNAにより構成される2次元基盤及び、基盤の塩基配列情報を読み出す分子としての亜鉛フィンガータンパク質に金属錯体を結合したユニットにより、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研究を行った。本研究の開始時点では、DNAの格子としてポルフィリン分子を使いグリッド化を検討したが、より効率的な手法としてDNAのみからなる2次元DNA基盤となるDXモチーフを使用した。また、機能部位の配列するユニットである2ユニットの亜鉛フィンガーと金属錯体を結合したユニットの合成を行った。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)及び、Os(II)錯体を結合したフィンガーの合成に成功した。基盤の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。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。認識部位の位相、位置、数を変えた様々なテンプレートを用いてスクリーニングを行い、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。また、ジンクフィンガーによる機能部位配列と組み合わすことができる新しいDNA基盤分子として、リンカーを介して金属ポルフィリンを結合した2重鎖DNAの合成にも成功した。