DNAのハイブリダイゼーションを活用した色素ナノ超分子の合成

本研究では、機能分子として色素分子を天然のヌクレオチドの代わりに複数個導入したDNA-色素コンジュゲートを合成することで、新規なナノ超分子の構築を目指す。前年度、我々はD-threoninolをリンカーに用いてメチルレッド(あるいはナフチルレッド)と1,3-propanediolをDNA鎖の中央に交互に導入した、互いに相補的なDNAコンジュゲートを合成し、これをハイブリダイズすることで色素がアンチパラレルにスタックしたH会合体の調製に成功している。本年度は、この会合体の構造解析および配向制御を目指した。NMRによる構造解析の結果、DNAの中央に導入された色素分子は設計どおりに互いにアンチパラレルに配向していることが判った。また配向状態の詳細も明らかとなり、吸収スペクトルと会合状態の対応も判明した。次にメチルレッドを導入するためのリンカーをL-threoninolに変えたところ、CDスペクトルに大きな変化が見られた。D-threoninolを使用した場合には色素の極大吸収波長領域のCDスペクトルが大きな正のコットン効果を示したのに対し、L-threoninolではD-体の1/5以下に低下した。この事実は、D-threoninolでは色素会合体がDNA中で右巻きらせんを形成しているのに対し、L-threoninolではほとんどらせんを形成していないことを意味する。このようにリンカーのキラリティーを変えることで、色素会合体の配向状態を制御できた。

本研究では、機能分子として色素分子を天然のヌクレオチドの代わりに複数個導入したDNA-色素コンジュゲートを合成することで、新規なナノ超分子の構築を目指す。前年度、我々はD-threoninolをリンカーに用いてメチルレッド(あるいはナフチルレッド)と1,3-propanediolをDNA鎖の中央に交互に導入した、互いに相補的なDNAコンジュゲートを合成し、これをハイブリダイズすることで色素がアンチパラレルにスタックしたH会合体の調製に成功している。本年度は、この会合体の構造解析および配向制御を目指した。NMRによる構造解析の結果、DNAの中央に導入された色素分子は設計どおりに互いにアンチパラレルに配向していることが判った。また配向状態の詳細も明らかとなり、吸収スペクトルと会合状態の対応も判明した。次にメチルレッドを導入するためのリンカーをL-threoninolに変えたところ、CDスペクトルに大きな変化が見られた。D-threoninolを使用した場合には色素の極大吸収波長領域のCDスペクトルが大きな正のコットン効果を示したのに対し、L-threoninolではD-体の1/5以下に低下した。この事実は、D-threoninolでは色素会合体がDNA中で右巻きらせんを形成しているのに対し、L-threoninolではほとんどらせんを形成していないことを意味する。このようにリンカーのキラリティーを変えることで、色素会合体の配向状態を制御できた。