核酸－金属－有機構造体（ＮＡＭＯＦ）による光電変換分子デバイスの構築

利用核酸-金属-有机框架（NAMOF）构建光电转换分子器件

• 批准号: 12J10091
• 负责人: 藤本 健史
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Konan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10091/
• 关键词: DNA四重らせん構造; DNAナノ構造体; 金属フタロシアニン; グラフェン酸化物; 分子認識; 自己組織化; 非理想溶液環境; 光電変換デバイス

本研究の目的は、核酸一金属一有機構造体(NAMOF)による光電変換分子デバイスの構築である。目的達成のため、(1)DNAナノ構造体に四重らせん構造を導入、(2)金属錯体を集積した1次元ナノ構造体の構築、(3)DNAとグラフェン酸化物(GO)の相互作用の定量化の3つの計画を立てた。(1)に関して、DNAタイルに導入する四重らせん構造の配列及び溶液環境を検討するため、非理想溶液環境下におけるDNA四重らせん構造とその熱力学的安定性について検討した。その結果、DNA四重らせん構造のループ領域で形成するスタッキング相互作用が、非理想溶液環境下における四重らせん構造に重要であることがわかった。これにより、二次元ナノ構造体の粘着末端に導入する四重らせん構造を形成する配列の知見が得られた。(2)に関して、NAMOFに導入する金属フタロシアニンについて検討した。金属フタロシアニンは、広いπ平面をもち色素増感型太陽電池にも使用される金属錯体であるため、光電変換デバイスであるNAMOFを構築する材料として有用であることが分かった。さらに、異核のフタロシアニンをDNAナノ構造体に導入する検討を行った。具体的には、非相補的な配列をそれぞれアニーリングし、粘着末端に四重らせん構造を形成させた。それぞれの配列に、銅及び亜鉛フタロシアニンを導入し、二つの配列をハイブリダイゼーションさせた。これにより、銅及び亜鉛の異核のフタロシアニンが配向したDNAナノワイアーを構築することができた。(3)に関して、GOとDNAの一本鎖、二重らせん構造及び四重らせん構造の親和性を定量的に評価した。定量的な検討の結果、GOとそれぞれのDNAの見かけの結合定数はほとんど変わらないことが明らかになった。以上のことから、二重らせん構造と四重らせん構造からなるDNAナノ構造体をGOへ吸着させることが可能になった。(794字)

这项研究的目的是使用核酸一级有机结构（NAMOF）构建光电转换分子装置。为了实现目标，制定了三个计划：（1）将四螺旋结构引入DNA纳米结构中，（2）与金属配合物积分的一维纳米结构构建，以及（3）量化DNA与氧化石墨烯和石墨烯（GO）之间的相互作用。关于（1），为了研究引入DNA瓷砖的四螺旋螺旋结构的序列和溶液环境，我们研究了DNA四螺旋螺旋结构及其在非理想溶液环境中的热力学稳定性。结果，发现在非理想溶液环境中的四倍体螺旋结构中，在DNA四倍螺旋结构的回路区域中形成的堆叠相互作用很重要。这提供了对在二维纳米结构的粘合剂末端引入的四倍螺旋结构的布置的知识。关于（2），我们研究了引入NAMOF的金属邻苯烷氨酸。金属邻苯烷具有宽的π平面，是金属络合物，也用于染料敏化的太阳能电池中，并且已被发现是构造光电转换设备NAMOF的材料。此外，我们研究了将异核邻苯二甲烷引入DNA纳米结构中。具体而言，将非平均序列退火以在粘合剂末端形成四倍的螺旋结构。将铜和二烷酸锌引入每个序列中，并杂交两个序列。这允许构建由铜和锌的异核邻苯二甲烷对定向的DNA纳米线。关于（3），对（3）进行了数量评估GO和DNA单链，双螺旋结构和四倍螺旋结构的亲和力。定量研究表明，GO和每个DNA的明显结合常数几乎保持不变。从上面的角度来看，在GO上由双螺旋和四螺旋螺旋结构组成的吸附DNA纳米结构已有可能。 （794个字符）

项目成果

DNAのグラフェン酸化物からの脱着機構の検討

氧化石墨烯DNA解吸机制的研究

• 发表时间: 2012
• 作者: V. Gabelica1;A. Marchand;R. Ferreira;F. Rosu1;H. Tateishi-Karimata;D. Miyoshi;N. Sugimoto and E. De Pauw;高橋俊太郎・杉本直己・岡畑恵雄;遠藤玉樹・杉本直己;藤本健史・中野修一・杉本直己・三好大輔
• 通讯作者: 藤本健史・中野修一・杉本直己・三好大輔

Stability-hydration relationship of nucleic acid structures regulated by non-base paired regions

非碱基配对区域调节核酸结构的稳定性-水合关系

• 发表时间: 2012
• 作者: Daisuke Miyoshi;Takeshi Fujimoto;Shu-ichi Nakano;Naoki Sugimoto
• 通讯作者: Naoki Sugimoto

Roles of DNA structure on DNA adsorption and desorption on GO

DNA 结构对 GO 上 DNA 吸附和解吸的作用

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Fujimoto;S. Nakano;N. Sugimoto and D. Miyoshi
• 通讯作者: N. Sugimoto and D. Miyoshi

Molecular Crowding and Hydration Regulating of G-Quadruplex Formation

• DOI: 10.1007/128_2012_335
• 发表时间: 2013-01-01
• 期刊: QUADRUPLEX NUCLEIC ACIDS
• 作者: Miyoshi, Daisuke;Fujimoto, Takeshi;Sugimoto, Naoki
• 通讯作者: Sugimoto, Naoki

Thioflavin-T as human telomeric G-quadruplex probe

硫磺素-T 作为人端粒 G-四链体探针

• 发表时间: 2012
• 作者: 三好大輔;Gabelica Valerie;前田龍一;藤本健史;夜久英信;村嶋貴之;杉本直己
• 通讯作者: 杉本直己