プログラムされた核酸複合体を基体とする触媒デザインとそのシグナル増幅への応用

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本研究では、DNA複合体を反応場とする触媒反応系の確立を目的としている。DNAを足場とする反応として、Michael付加反応を選んだ。この反応を加速する有機触媒には、酸、塩基、および疎水部分を併せ持つという共通項がある。DNA構造の特性を利用すれば、酸、塩基が特定の疎水環境に適切に配置される理想的な酵素様環境を設計することが可能でる。本研究ではこれを核酸、タンパク質などの検出系におけるシグナル増幅反応として利用する。DNA複合体を反応の足場とすると、その構成要素の化学修飾によりあらゆる機能部位を導入でき、また複数の機能部位同士の距離、配向を自在に制御することが容易である。つまり、DNAに酸、および塩基部位を導入し、ターゲットの存在下でのみ両者が近づくよう設計すれば、DNAを基体として触媒環境を構築することができる。本年度には、酸および塩基を導入したDNAコンジュゲートのライブラリーから酸と塩基の全組み合わせについて触媒能を検討した。結果、基質に対する付加反応は観測されたが、コンジュゲート特異的なシグナル増幅は見られていない。また基質や反応物に関してもライブラリを増やして検討を行ったが、狙った反応は未だ確認されていない。そこで、Michael付加反応ではなくホスホン酸ジエステルの分解反応に着目した。金属錯体がホスホン酸ジエステルを切断する現象はよく知られている。これまでに合成したコンジュゲートを含めて、金属錯体を形成するコンジュゲートの合成によりさらにライブラリを増やし、ホスホン酸ジエステル結合を有する基質の合成も既に完了している。