DNAオリガミの２次元自己集合化に成功：ナノ～マイクロ空間での自在な分子配置も可能に
2015年8月28日
京都大学の国立大学法人京都大学（総長：山極壽一）は、DNAからなる平面構造体を脂質２重膜の表面上で自己集合化させることで、さまざまなパターンのDNA自己集合体を作成する手法を開発しました。この成果は、メゾスコピックな分子構造体の自己集合化の新たなメカニズムを提唱するもので、自在な分子の結晶化にも用いることができると期待されます。
遠藤政幸 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）准教授、鈴木勇輝 理学研究科特定研究員、杉山弘 iCeMS・理学研究科教授の研究グループは、DNAオリガミ※１と呼ばれる約100nm2のDNA平面構造を人工脂質２重膜表面※2に吸着・濃縮し、2次元自己集合化させることで，多様な空間パターンのDNA自己集合体を設計・創出する手法を開発しました。また、DNAオリガミ構造体が脂質２重膜で自己集合していく過程を高速原子間力顕微鏡（高速AFM）※3を用いて、実時間で可視化することにも成功しました。さらにDNAオリガミの性質と集合体の周期性を利用して、あらかじめ指定した位置にタンパク質分子を規則的に配置することに成功しました。本研究の成果は、様々なボトムアップ型ナノテクノロジーの基盤技術となるもので、ナノデバイスの集積化・組織化や新規分子デバイス構築などへの展開が期待されます。
本成果は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業（CREST）及び文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究「分子ロボティクス」、基盤研究（S）、基盤研究（B）、挑戦的萌芽研究、若手研究（B）、積水化学自然に学ぶものづくり研究助成プログラム、倉田記念日立科学技術財団の支援を受けて行われ、2015年8月27日に、ネイチャーパブリッシンググループの電子ジャーナル「Nature Communications（ネイチャー・コミュニケーションズ）」にて公開されました。
脂質二重膜を利用したDNAオリガミ構造体の2次元自己集合。（A） AFMの観察基板であるマイカ上に脂質二重膜を作成し、静電的な相互作用によってDNAオリガミ構造体を吸着後、脂質膜上での拡散を利用して、マイクロメーターサイズのさまざまな2次元集合体を構築した。（B）十字型DNAオリガミ構造体からの形成した格子構造とそのAFM画像 （左）：平滑末端のπ－π相互作用を利用して自己集合した。π－π相互作用を阻害した状態での十字型（中左）、三角形（中右）、六角形（右）の形に依存した最密充填（パッキング）によるDNAオリガミ構造体の自己集合とそのAFM画像
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文献情報
Lipid-bilayer-assisted two-dimensional self-assembly of DNA origami nanostructures
Yuki Suzuki1,2, Masayuki Endo2,3*, and Hiroshi Sugiyama1,2,3*
*Corresponding author
Nature Communications | Published Online 27 August 2015
doi: 10.1038/ncomms9052
- Department of Chemistry, Graduate School of Science, Kyoto University, Kitashirakawa-oiwakecho, Sakyo-ku, Kyoto 606-8502, Japan
- CREST, Japan Science and Technology Agency (JST), Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo 102-0075, Japan
- Institute for Integrated Cell-Material Sciences (WPI-iCeMS), Kyoto University, Yoshida-ushinomiyacho, Sakyo-ku, Kyoto 606-8501, Japan