[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

人を器用にするDNAーナノ化学研究より

[スポンサーリンク]

 

 

「俺のDNAにはナニかを形作るナニかが刻みこまれている!」

みたいないいまわしは時々、漫画か何かででてきそうな科白です。

そして実際にDNAには何かを形作る“ナニか”はあるのです。

 

DNAとナノ粒子を使ってつくる、超分子的なストラクチャーを作るの研究は20年くらい前から始まったのですが、ここ最近でノースウエスタン大学のMirkinグループを中心に劇的な進歩が見られていて、非常にアツいので紹介したいと思います。

DNAとは、4つの基本ユニットであるATCGと呼ばれる分子が連なる分子のことです。(*1)

この4つのユニットはAとT、CとGが選択的に接合します。ちょうど2対のはめ込み式のボタンのようなものです。

このはめ込みボタンが、うまく揃った時、(つまり例えば長いAの連なりとTの連なりがあるとき、)一対一対が吸着しあい、DNAはお互いをジップします。

 

ナノパーティクルにDNAをくっつけてなにか面白いこと出来ないか?ということで発表されたのが1996年のことで、AlivisatosグループとMirkinグループから同じ号のNatureに掲載されました。(ライバルグループが同じ号のNatureに同じテーマで掲載とは、これまた「生物と無生物の間」的なドラマがありそうな予感ですねぇ)

2015-07-31_01-46-38

 

ナノ粒子とDNAが上手くくっつく絵 (文献1bより)

当時は、TEMでナノ粒子同士のくっつき方をコントロールしたり、もしくは単にナノ粒子が水に溶けているか、溶けないかをコントロールするものだったのですが(*2)、それから時はたち約20年後、この技術は物凄く洗練されています。

 

例えば、ナノ粒子のある表面に選択的にDNAを配することにより、ナノ粒子同士が吸着する面が制御され、結果色々な形が出来上がります。

様々な形のナノ粒子を、接着剤としてDNAを使い、様々なアーキテクチャを作る。まさにプラモデル的。(*3)

2015-07-31_01-48-40

ナノ粒子とDNAによって作られる構造の一例 (文献2bより)

 

さらに最近のリポートでは、特定の部分にスペーサーを配することによって、 より密度の低いストラクチャーを作ったりしていて、まさに彼らに作れない構造はないのではという疑惑まで浮上してしまいます。

 

2015-07-31_01-50-09

ナノパーティクルとDNAそしてスペーサーによって作られる構造の一部 (文献2dより)

いやはやナノの世界を完全に制している気すらします。

このように生物の中にあるDNAという分子とナノ化学の分野が合体すると、人はナノメートル単位で3次元構造を操ることができるようになってきています。さてさて人はこれからどれだけ”器用”になれるのでしょうか?そしてその先にはナニが出来るようになっているのでしょうか?

福岡伸一先生の「生物と無生物のあいだ」ではありませんが、「バイオロジカルとナノ化学のあいだ」で生まれるこれらの研究にこれからも目が離せません!

 

(*1)正確にいうとDNAはリン酸と塩基の2つからなり、その塩基が4種類あるということです。

(*2)溶ける、溶けないという表現はコロイド系のナノパーティクルの分散系では厳密な意味では正しくなく、性格には分散(dispersed)と凝集(aggregated)という意味です。この場合ナノ粒子の表面にsingle strandのDNAを配置しているものを見ていて、十分に小さくまた表面がDNAにより親水化されている粒子は通常の状態では水系、もしくは一定のイオン濃度をもつ水系で、分散します。

(*3)ただし、これらは全てThermodynamicに安定な経路でできているわけではなく、つまりKinetics的なPathwayも重要な要素と考えられているので、接着剤的な表現はその意味では雑です。

 

参照文献

  1. (a) Mirkin C. et al  Nature 382, 607 – 609 (15 August 1996); doi:10.1038/382607a0 (b) Alivisatos P. et al. Nature 382, 609 – 611 (15 August 1996); doi:10.1038/382609a0
  2. (a) Mirkin C. et al  Nature 451, 553-556 (31 January 2008) doi:10.1038/nature06508 (b) Nature Mater. 9, 913–917 (2010). DOI: 10.1038/NMAT2870 (c) Science 334, 204–208 (2011) DOI:10.1126/science.1210493 (d) Nature Nanotech. 7,24–28(2012)doi:10.1038/nnano.2011.222

やすたか

投稿者の記事一覧

米国で博士課程学生

関連記事

  1. サイエンスアゴラ2014総括
  2. 高分子を”見る” その2
  3. 高効率・高正確な人工核酸ポリメラーゼの開発
  4. 自在に分解できるプラスチック:ポリフタルアルデヒド
  5. 第4回ICReDD国際シンポジウム開催のお知らせ
  6. 聖なる牛の尿から金を発見!(?)
  7. t-ブチルリチウムの発火事故で学生が死亡
  8. 糖鎖クラスター修飾で分子の生体内挙動を制御する

注目情報

ピックアップ記事

  1. 化学系学生のための企業合同説明会
  2. 【予告】ケムステ新コンテンツ『CSスポットライトリサーチ』
  3. 高速原子間力顕微鏡による溶解過程の中間状態の発見
  4. 有機合成化学協会誌2018年4月号:脱カルボニル型カップリング反応・キレートアミン型イリジウム触媒・キラルリン酸・アリル銅中間体・窒素固定
  5. 高分子鎖を簡単に垂直に立てる -表面偏析と自己組織化による高分子ブラシ調製法-
  6. 世界が終わる日までビスマス
  7. イオンペアによるラジカルアニオン種の認識と立体制御法
  8. [2+2]光環化反応 [2+2] Photocyclization
  9. 触媒的C-H酸化反応 Catalytic C-H Oxidation
  10. 大村智 ー2億人を病魔から守った化学者

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年4月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

最新記事

アクリルアミド類のanti-Michael型付加反応の開発ーPd触媒による反応中間体の安定性が鍵―

第622回のスポットライトリサーチは、東京理科大学大学院理学研究科(松田研究室)修士2年の茂呂 諒太…

エントロピーを表す記号はなぜSなのか

Tshozoです。エントロピーの後日談が8年経っても一向に進んでないのは私が熱力学に向いてないことの…

AI解析プラットフォーム Multi-Sigmaとは?

Multi-Sigmaは少ないデータからAIによる予測、要因分析、最適化まで解析可能なプラットフォー…

【11/20~22】第41回メディシナルケミストリーシンポジウム@京都

概要メディシナルケミストリーシンポジウムは、日本の創薬力の向上或いは関連研究分野…

有機電解合成のはなし ~アンモニア常温常圧合成のキー技術~

(出典:燃料アンモニアサプライチェーンの構築 | NEDO グリーンイノベーション基金)Ts…

光触媒でエステルを多電子還元する

第621回のスポットライトリサーチは、分子科学研究所 生命・錯体分子科学研究領域(魚住グループ)にて…

ケムステSlackが開設5周年を迎えました!

日本初の化学専用オープンコミュニティとして発足した「ケムステSlack」が、めで…

人事・DX推進のご担当者の方へ〜研究開発でDXを進めるには

開催日:2024/07/24 申込みはこちら■開催概要新たな技術が生まれ続けるVUCAな…

酵素を照らす新たな光!アミノ酸の酸化的クロスカップリング

酵素と可視光レドックス触媒を協働させる、アミノ酸の酸化的クロスカップリング反応が開発された。多様な非…

二元貴金属酸化物触媒によるC–H活性化: 分子状酸素を酸化剤とするアレーンとカルボン酸の酸化的カップリング

第620回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院工学研究院(本倉研究室)の長谷川 慎吾 助教…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP