DNAナノ組織体の設計・構築と機能発現

DNA二重らせんは特異な周期的高次構造を有しており、分子種を意図的に配列させるための土台(テンプレート)として極めて興味深い。そこで本研究では、遺伝子DNAをベースに高分子のナノ組織体を構築する手法を確立することを目的としてきた。本年度は特に「ポリマーグラフト化DNAは酵素リガーゼにより互いに、あるいは他のDNAとも繋ぎ合わせることが出来る」という最新の知見に基づき、ポリマーグラフト化DNA(A成分)とネイティブDNA(B成分)とがブロック状(AB、ABA、等)に結合した、より高次な組織体の構築を試みた。まず、既に確立した手法に従って末端にDNA結合性官能基ソラレンをもつテレケリックポリマーを合成し、これを配列が明確で長さの揃ったプラスミドDNAと光反応させることにより、DNA・合成ポリマーグラフト体を得た。ポリマーとしてはポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を用いた。また、ポリエチレングリコールでも同様に、DNA・合成ポリマーグラフト体を合成できることを新たに明らかにした。次いで、得られたDNA・ポリマーグラフト体を、酵素リガーゼを用いてネイティブのプラスミドDNAと酵素的に結合させることを試みた。予め制限酵素処理を行って付着末端の構造を工夫しておくことにより、AB型セグメント構造のブロック複合体を合成した。ポリマーグラフト化DNA(A成分)にポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)グラフト体を、B成分に長鎖のプラスミドDNAを用いた場合、得られるAB型ブッロクマーは転移温度以上において、ストランド間でのA成分の凝集が起こって沈殿として分離されることがわかった。またB成分は遺伝子としての性質を保持しており、インビトロ系での実験では転写反応が進行することが確かめられた。以上のように、合成ポリマーと遺伝子の機能を合わせ持つ複合体の合成が確認された。

DNA二重らせんは特異な周期的高次構造を有しており、分子種を意図的に配列させるための土台(テンプレート)として極めて興味深い。そこで本研究では、遺伝子DNAをベースに高分子のナノ組織体を構築する手法を確立することを目的としてきた。本年度は特に「ポリマーグラフト化DNAは酵素リガーゼにより互いに、あるいは他のDNAとも繋ぎ合わせることが出来る」という最新の知見に基づき、ポリマーグラフト化DNA(A成分)とネイティブDNA(B成分)とがブロック状(AB、ABA、等)に結合した、より高次な組織体の構築を試みた。まず、既に確立した手法に従って末端にDNA結合性官能基ソラレンをもつテレケリックポリマーを合成し、これを配列が明確で長さの揃ったプラスミドDNAと光反応させることにより、DNA・合成ポリマーグラフト体を得た。ポリマーとしてはポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を用いた。また、ポリエチレングリコールでも同様に、DNA・合成ポリマーグラフト体を合成できることを新たに明らかにした。次いで、得られたDNA・ポリマーグラフト体を、酵素リガーゼを用いてネイティブのプラスミドDNAと酵素的に結合させることを試みた。予め制限酵素処理を行って付着末端の構造を工夫しておくことにより、AB型セグメント構造のブロック複合体を合成した。ポリマーグラフト化DNA(A成分)にポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)グラフト体を、B成分に長鎖のプラスミドDNAを用いた場合、得られるAB型ブッロクマーは転移温度以上において、ストランド間でのA成分の凝集が起こって沈殿として分離されることがわかった。またB成分は遺伝子としての性質を保持しており、インビトロ系での実験では転写反応が進行することが確かめられた。以上のように、合成ポリマーと遺伝子の機能を合わせ持つ複合体の合成が確認された。