[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ここまでできる!?「DNA折り紙」の最先端 ① ~入門編~

[スポンサーリンク]

 

「DNA折り紙」という技術をご存じですか? 一言で述べるなら、DNA鎖を折り曲げ、ナノスケールの構造体を作り上げる技術です。

2006年の報告以来、大きな夢を感じさせるアウトプットが続々と報告されているのですが、その一方でビジュアル的にとても面白いという希有な特徴も持ち合わせています。我が国の伝統芸能とは元来無関係なはずですが、美的側面はまさに「Origami」の名を冠するにふさわしいものです。

この未来的技術・「DNA折り紙」の進展について、総説[1]を参考に数回にわたって紹介していきたいと思います。

まずは「DNA折り紙とはなんぞや?」というお話から。

DNA分子は皆さんもご存じの通り、決まった相手とだけ二重らせんを組む性質があります。この現象を応用してナノ構造体を作ろうとする研究は、Nadrian C. Seemanという研究者によって開拓されました。

初期に作られたもっとも有名な一つが、Seemanの立方体と呼ばれる構造体です。下図に示す通り、選択的のり付け部位をもったDNAモチーフを設計し、それらを頂点として互いに組み合わせて立方体を組みあげます。

このように、彼は特定のDNAモチーフを設計しながら様々な構造体を作り上げ、「構造DNAナノテクノロジー」と呼ばれる分野の基礎を築きあげました。[2]

DNAOrigami_3

(画像:論文[2]より)

その後しばらくの年月を経た2006年、「DNA折り紙」技術の電撃的な報告がなされました[3]。カリフォルニア工科大学の若き研究者・Paul Rothemundによるものです。

DNA折り紙法の特徴は長い一本鎖DNA(~7000塩基)とstaple strand(短い相補的DNA鎖、多くは32塩基)を組み合わせる工夫にあります。これらを混ぜて加熱・冷却することで長鎖DNAを折りたたませ、望みの構造に落ち着かせます。根底を流れる考え方はSeemanの方法と共通ですが、大きなサイズの構造体が信頼性高く作れる(~100nmサイズ)ことに加え、特定の「住所」を持つstaple strandに好みの機能を付与できることも際だった特徴です。

DNAOrigami_2

(画像:論文[1]より)

Rothemundはこの技術のデモンストレーションとして、複雑な構造をもつ平面(2D)構造体を多数作り上げてみせました。中でも目を引く有名なものは、ナノサイズのスマイルマークや世界地図でしょう。こんなものがDNAを混ぜるだけで自動的に組み上がるのですから、驚くほかありません。もっと見たい方は、関連動画のTEDプレゼンをご覧ください。

 

DNAOrigami_1

(画像:論文[1]より)

まだ新しい技術なのですが、現在までの発展は実に目覚ましいものがあります。Rothemundの成し遂げた2D構造に加え、最近では立体(3D)構造も構築できるようになっています。さらにはスイッチ分子によって構造変化を起こすなど、機能を持つ構造体も登場しています。

ビジュアル要素だけでもこの上なく楽しい技術ですが、具体的にどんな使われ方をしていくと思いますか?まだまだ開拓余地の多い技術ですから、科学者の果てなき想像力と夢が応用の地平を拓くといえます。アイデア次第では、読者の皆さんでも優れたアウトプットが出せるかも!?

次回からは、そんな最先端研究を少しずつ紹介していきたいと思います。

 

関連動画

関連文献

[1] “DNA origami technology for biomaterials applications” Endo, M.; Yang, Y.; Sugiyama, H. Biomater. Sci. 20121, 347. DOI:10.1039/c2bm00154c
[2] “DNA in a material world” Seeman, N. C. Nature 2003421, 427. doi:10.1038/nature01406
[3] “Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns” Rothemund, P. W. K. Nature 2006440, 297. doi:10.1038/nature04586

 

関連書籍

 

外部リンク

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」④
  2. 稀少な金属種を使わない高効率金属錯体CO2還元光触媒
  3. 比色法の化学(後編)
  4. 2007年度ノーベル医学・生理学賞決定!
  5. 科学とは「世界中で共有できるワクワクの源」! 2018年度ロレア…
  6. ホウ素ーホウ素三重結合を評価する
  7. 今年も出ます!サイエンスアゴラ2014
  8. メルマガ有機化学 (by 有機化学美術館) 刊行中!!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 芳香族トリフラートからアリールラジカルを生成する
  2. ケムステイブニングミキサー2018へ参加しよう!
  3. DABを用いた一級アミノ基の選択的保護および脱保護反応
  4. 相次ぐ”業務用洗剤”による事故
  5. Google Scholarにプロフィールを登録しよう!
  6. 2009年1月人気化学書籍ランキング
  7. ゴキブリをバイオ燃料電池、そしてセンサーに
  8. 【大阪開催2月26日】 「化学系学生のための企業研究セミナー」
  9. ヒストン脱アセチル化酵素8(HDAC8)選択的阻害剤
  10. ReadCubeを使い倒す!(2)~新着論文チェックにもReadCubeをフル活用!~

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

吉岡里帆さん演じる「化学大好きDIC岡里帆(ディーアイシーおか・りほ)」シリーズ、第2弾公開!

印刷インキや有機顔料世界トップシェアのDIC株式会社は、2021年1月より、数々のヒット作に出演し、…

第14回ケムステVシンポ「スーパー超分子ワールド」を開催します!

ケムステーションをご覧の方々、あけましておめでとうございます。本年もどうぞよろしくお願い申し上げます…

【日産化学】新卒採用情報(2022卒)

―ぶれずに価値創造。私たちは、生み出し続ける新たな価値で、ライフサイエンス・情報通信・環境エ…

高分子鎖デザインがもたらすポリマーサイエンスの再創造|オンライン R2

詳細・お申込みはこちら日時令和3年 2月18日、25日(木) 基礎編        …

化学者のためのエレクトロニクス講座~電解で起こる現象編~

化学者のためのエレクトロニクス講座では半導体やその配線技術、フォトレジストやOLEDなど、エレクトロ…

機械学習により超合金粉末の製造コスト削減に成功

NIMSは、機械学習を適用することで、航空機エンジン用材料として有望なNi-Co基超合金の高性能・高…

実験白衣を10種類試してみた

化学実験関連商品紹介動画シリーズ第二弾です。前回は実験メガネを紹介しました。今回は実験メガネ…

健康的なPC作業環境のすすめ

快適なPC作業環境をサポートするツールと言えば、マルチディスプレイやノイズキャンセリングヘッドホン、…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP