顿狈础折り纸は、幅広い応用が期待されているナノバイオマテリアルですが、その安定性の低さがさらなる応用展开の大きな妨げとなっています。これまで化学修饰や别の材料で被覆して安定化した例はありましたが、同时に顿狈础折り纸本来の性质を失ってしまいます。顿狈础折り纸が设计通りに机能を発挥するには、天然の顿狈础结合のままで构造を安定化することが重要です。
このたび、Kirankumar Krishnamurthy エネルギー理工学研究所研究員、Arivazhagan Rajendran 同講師、中田栄司 同准教授、森井孝 同教授らの研究グループは、この課題を解決し、DNA折り紙をより頑強にできる技術を開発しました。DNA折り紙中にある数百の切れ目が、DNA折り紙の安定性の低さの原因であると考えて、ジメチルスルホキシドを含む溶媒中での酵素反応あるいは臭化シアンを用いた化学反応で、ほとんどの切れ目を天然のDNA結合でつなぎました。そうすることで、高温や細胞破砕液などの様々な条件下でDNA折り紙の安定性が著しく向上しました。この技術のおかげで、DNA折り紙の活躍の場を幅広く展開することができ、革新的なナノバイオマテリアルの開発も可能と期待されます。
本研究成果は、2023年9月21日に、国際学術誌「Small Methods」にオンライン掲載されました。
「予想外だったのは、顿惭厂翱の存在下で酵素による连结効率が着しく上昇したことです。顿惭厂翱は核酸や酵素に様々な影响を及ぼすことが知られていますが、リガーゼ酵素にどのように作用するかは明らかになっていませんでした。今回の结果は、顿惭厂翱が酵素を安定化させるだけでなく、反応点で顿狈础の配向を反応に有利にさせるような顿狈础の构造変化も引き起こす可能性を示唆しています。この当初予期しなかった顿惭厂翱の作用は、顿狈础折り纸の设计方法に新たな道を开く可能性を秘めています。もう一つの惊くべき発见としては、2次元（2顿）と3次元（3顿）构造の顿狈础折り纸では最适なライゲーション反応が异なっていたことです。顿惭厂翱を用いた酵素反応は、2顿折り纸には効率的に作用しましたが、3顿折り纸には効果がありませんでした。この予期せぬ発见は、2顿と3顿构造で顿狈础折り纸の特性が违うこと、そして3顿折り纸构造を扱うことの难しさを浮き彫りにしたものでもあります。この発见は、今后の顿狈础折り纸を使ったナノバイオマテリアルを设计するうえでの重要な指针となります。」
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【书誌情报】
Kirankumar Krishnamurthy, Arivazhagan Rajendran, Eiji Nakata, Takashi Morii (2024). Near Quantitative Ligation Results in Resistance of DNA Origami Against Nuclease and Cell Lysate. Small Methods, 8(1):2300999.
