局在光を用いたナノポア近傍におけるＤＮＡの動的立体構造解析法の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、まず、DNA 捕捉過の蛍光観察を行い、理論計算と実験結果から、ポーラスシリコン薄膜上に無数に存在するナノポア周囲の静電場分布特性と流動特性がDNAコイルを解す過程を妨げることが示唆された。この研究成果はDNA捕捉過程観察の研究成果は国際論文誌Nano Futuresに受理され、掲載予定である。また、孔径200 nmの単一ナノポアを用いた光学的DNA通過観察から、DNAの単一ナノポア通過現象の電圧・長い依存性について測定できることが明らかとなった。最後に、孔径10 nm以下の単一ナノポアにおけるDNAナノポア通過ダイナミクスの観察を行うために、米国ノースイースタン大学のMeni Wanunu准教授の研究室に訪問した。まず、透過型電子顕微鏡をゼロモード導波路の基盤として使用される窒化シリコン薄膜上に集束させ、孔径2 nmまでのナノポアを作製することに成功した。次に、DNAを加え、蛍光観察を行ったところ、DNAナノポア通過由来の蛍光発光を得ることができなかった。この原因の検証を行うと、温度上昇が発生するために、tRNA構造変化が生じることがわかった。この結果から、励起光を窒化シリコン薄膜上に集光すると、温度変化に由来する高分子の高次構造ダイナミクスが観察できることを実証することができた。また、Wanunu研究室の博士課程 Pradeep氏と共同研究を行い、単一タンパク質の表面電荷を見積もることに成功した。。今度の展望として、励起光の吸収がない酸化シリコンを基盤とするゼロモード導波路を用いることでイオン電流測定と蛍光観察の同時測定が可能となる。また、緑レーザーを励起源として、窒化シリコンを局所加熱することで、ナノポア近傍におけるDNAダイナミクスの温度依存性に関する研究することができる。