[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. 電気ウナギに学ぶ:柔らかい電池の開発
  2. プロドラッグって
  3. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」③
  4. 複雑分子を生み出す脱水素型ディールス・アルダー反応
  5. フラスコ内でタンパクが連続的に進化する
  6. Skype英会話の勧め
  7. 100年前のノーベル化学賞ーフリッツ・ハーバーー
  8. 仙台の高校生だって負けてません!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 菌・カビを知る・防ぐ60の知恵―プロ直伝 防菌・防カビの新常識
  2. サムライ化学者高峰譲吉「さくら、さくら」劇場鑑賞券プレゼント!
  3. 武田オレフィン合成 Takeda Olefination
  4. 理系ライターは研究紹介記事をどうやって書いているか
  5. オートファジーの化学的誘起で有害物質除去を行う新戦略「AUTAC」
  6. 製薬、3強時代に 「第一三共」きょう発足
  7. 目指せ化学者墓マイラー
  8. 独バイエル、2004年は3部門全てで増収となった可能性=CEO
  9. 最長のヘリセンをつくった
  10. フォン・ペックマン反応 von Pechmann Reaction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

第149回―「ガスの貯蔵・分離・触媒変換に役立つ金属-有機構造体の開発」Banglin Chen教授

第149回の海外化学者インタビューは、バングリン・チェン教授です。テキサス大学サンアントニオ校化学科…

作った分子もペコペコだけど作ったヤツもペコペコした話 –お椀型分子を利用した強誘電体メモリ–

第311回のスポットライトリサーチは、埼玉大学大学院 理工学研究科 基礎化学コー…

【マイクロ波化学(株)環境/化学分野向けウェビナー】 #CO2削減 #リサイクル #液体 #固体 #薄膜 #乾燥 第3のエネルギーがプロセスと製品を変える  マイクロ波適用例とスケールアップ

<内容>本イベントでは、環境/化学分野の事業・開発課題のソリューションとして、マイクロ波をご紹介…

医療用酸素と工業用酸素の違い

 スズキは29日、インドにある3工場の生産を一時停止すると明らかにした。インドでは新型コロナウイルス…

世界初のジアゾフリーキラル銀カルベン発生法の開発と活性化されていないベンゼノイドの脱芳香族化反応への応用

第310回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院医学薬学府 (根本研究室)・伊藤 翼さんにお願い…

キムワイプをつくった会社 ~キンバリー・クラーク社について~

Tshozoです。本件先日掲載されたこちらのArticleの追っかけでネタ色が強いですが書いてみるこ…

Advanced Real‐Time Process Analytics for Multistep Synthesis in Continuous Flow

In multistep continuous flow chemistry, studying c…

三角形ラジカルを使って発光性2次元ハニカムスピン格子構造を組み立てる!

第309回のスポットライトリサーチは、木村舜 博士にお願いしました。金属と有機配位子がネット…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP