生体分子ナノ組織体の構築と機能発現

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DNAオリガミ法により新たに設計したDNAフレームを用いて、様々な酵素の反応の制御及びその一分子観察を行った。まず、DNAメチル化酵素がDNA鎖を折り曲げることに着目し、異なるテンションのDNA鎖をDNAフレームに導入するこ、とで、DNAのメチル化反応が基質となるDNAの張力に依存していることを実験的に示すことに成功した。さらにDNAの修復酵素についても同様の観察を行い、DNA修復酵素がDNA鎖を修復する過程を動的に捉えることにも成功した。また、グアニンの繰り返し配列がNaイオンやKイオンの存在により、四重鎖構造を形成することを利用して、DNAフレームに導入したDNA鎖そのものの構造変化を動的に捉える検討にも成功した。この構造変化は数nmの範囲で起こっている事象であるため、今までにこのようなスケールの動的観察は報告されておらず、DNAフレームと高速原子間力顕微鏡を組み合わせることの有用性を示す結果となった。上記結果より、DNAフレームを用いれば、酵素の反応を一分子観察でき、更にはDNA鎖の構造変化を動的に捉えることができるということが明らかになったことから、DNAフレームに異なるtopologyのDNA鎖を導入し、DNA組み換え酵素であるCreの反応機構を詳細に検討した。その結果、Creがどのような過程を経て四量体を形成するかということが明らかなり、現在論文の作成段階にある。他にも、DNAディバイスとして最近注目されているDNAモーターの動きについてもDNAオリガミ法と高速原子間力顕微鏡を用いることによってその直接観察に成功した。また、DNAモーターにとってレールの役割を果たすstatorに分岐点を設け、シグナルによって最終到着珍点をコントロールする検討に成功し、ナノレベルでのDNAの多様性を多分に示す結果となった。いずれの検討においても蛍光基などによる修飾を一切行わずに直接一分子観察するということを報告したものであり、今までなかった手法であることから非常に意義を持ったものとなった。研究目的及び研究実施計画においてはDNAを用いて酵素反応の機能評価を行うことを予定しており、複数の酵素評価の検討がいずれも終了していることから順調に研究が進行されたと考えている。