光感応性ミスマッチ安定化分子の開発

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前年度の研究により、2つのナフチリジン部位と光応答性基であるアゾベンゼンを複合化させた新規分子NCDAは、光感応性ミスマッチ安定化分子として機能することを見出した。本年度は、この光感応性ミスマッチ安定化分子の構造の最適化を図るとともに、ミスマッチDNAに対する結合特性を詳細な評価を行った。グアニン塩基を認識するナフチリジン部位とアゾベンゼン間のリンカー部位の長さ、およびアゾベンゼンの置換様式(パラ、メタ)が異なる5種類の誘導体を化学合成し、光応答性をDNA二本鎖融解温度測定により評価した。いずれの誘導体においても、シス/トランスのアゾベンゼン光異性化に応じた可逆性を示すとともに、360nm光照射後に生成するシス体において、430nm照射後のトランス体より優位なミスマッチDNAへの結合が確認された。なかでも、パラ置換アゾベンゼンとリンカー長が3メチレン単位からなるNCDA3が、最も優れた光応答性と結合特性を示した。NCDA3を用いて、ミスマッチDNAとの結合特性と光感応性を、質量分析による詳細な解析を行った。trans-NCDA3ではDNAとの複合体は観測されなかったが、光照射後、cis-NCDA3:DNA=2:1の複合体が確認された。NCDA3は2:1の安定な複合体を形成することにより、ミスマッチDNAの二本鎖構造を安定化することが明らかになった。以上の結果をもとに、金基板上に固定化したDNAの光による一本鎖/二本鎖構造変換を試み、表面プラズモン共鳴法を用いてDNA構造変換の観測に成功した。すなわち、光感応性ミスマッチ安定化分子NCDA3を用いることで、外部刺激である光による天然未修飾DNAの二本鎖形成の可逆制御を達成した。上記の研究成果は2007年アメリカ化学会誌に掲載された。