ナノスケールの箱庭で、ペプチド分子を集めた草原をつくり、DNA分子を伸長してナノサイズの花を咲かせることに成功 -生体適合性の高い新たなナノ材料として、その応用に期待-
国立大学法人東海国立大学機構 岐阜大学工学部化学・生命工学科の池田 将 教授、岐阜大学大学院自然科学技術研究科生命科学・化学専攻 杉浦 進太郎 (修士1年(AGPコース)) さんらの研究グループは、名古屋大学大学院理学研究科の河野 慎一郎 講師と岐阜大学糖鎖生命コア研究所(iGCORE) 糖鎖分子科学研究センター(iGMOL) の鈴木 健一 教授らとの共同研究で、ペプチド 注1)分子を集合させた繊維状のナノ構造体であるナノファイバー 注2)と、DNAナノフラワー 注3)と呼ばれる環状DNA分子から得られるフラワー状のナノ構造体を、水中かつ温和なプロセスで、それぞれの構成要素となる複数の分子を同一空間に共存させた混合状態から規則正しく組み立てることに成功しました。
本研究成果は、イギリスの王立化学会 (Royal Society of Chemistry, RSC) 刊行の学術雑誌「Nanoscale」のFront Coverに選ばれ、1月21日付出版号(2023年、15巻、3号)に掲載されました。Nanoscaleは、ナノテクノロジーとナノサイエンス分野における実験的・理論的研究をカバーする査読付きの学術雑誌です。
本研究成果を抽象的に表現すると、ナノスケールの箱庭で、自発的に集まるペプチド分子からナノサイズの草原を作り、DNA分子を伸長させてナノサイズの花を咲かせたと表現できるかもしれません。Front Coverに選ばれたCG (Computer Graphics) では、そのことを、岐阜県の県花でもある蓮華草(れんげそう)の花も用いて表現しています。なお、CGは本研究内容とイメージ案を元に、サイエンス・グラフィックス株式会社 辻野 貴志氏 によって制作されました。
発表のポイント
- 繊維状のナノ構造体であるナノファイバーを水中で自発的に形成し、ヒドロゲルを与える新たなペプチド分子を開発することに成功しました。
- ペプチド分子ナノファイバーがネットワーク化することで得られるヒドロゲルの中において、DNA分子を伸長させたDNAナノフラワーを構築できることを初めて実証しました。
詳しい研究内容について
ナノスケールの箱庭で、ペプチド分子を集めた草原をつくり、
DNA分子を伸長してナノサイズの花を咲かせることに成功
-生体適合性の高い新たなナノ材料として、その応用に期待-
論文情報
- 雑誌名:Nanoscale, 2023, 48, 1024-1031
- 論文名:Design of supramolecular hybrid nanomaterials comprising peptide-based supramolecular nanofibers and in situ generated DNA nanoflowers through rolling circle amplification
- 著 者:Shintaro Sugiura, Yuki Shintani, Daisuke Mori, Sayuri L. Higashi, Aya Shibata, Yoshiaki Kitamura, Shin-ichiro Kawano, Koichiro M. Hirosawa, Kenichi G.N. Suzuki, Masato Ikeda
- DOI番号:10.1039/D2NR04556G
- 論文公開URL: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/NR/D2NR04556G
- 表紙(Selected as front cover):
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/nr/d3nr90010j
用語解説
- 注1) ペプチド:
数個のアミノ酸がアミド結合(ペプチド結合ともいう)で連結された生体分子です。医薬品や機能性食品としての研究が進んでいます。また、本研究のように、繊維状や球状などのナノ構造体をつくることに着眼した材料開発も進められています。 - 注2) ナノファイバー:
直径が数nmから数100 nmの繊維のことをナノファイバーと呼びます。構成要素となる物質に依存した特性を付与することが可能です。 - 注3) DNAナノフラワー:
Mg(マグネシウム)イオンなどの金属イオン共存下において、環状DNAにDNAポリメラーゼ(DNA伸長酵素)を作用させる「ローリングサイクル増幅(RCA)と呼ばれる手法」によって得られるフラワー状のナノ構造体です。水中、37度の温和な条件でつくることが可能です。2010年代の初頭から研究開発が進んでおり、DNAナノフラワーそれ自身を薬物輸送キャリアーとして利用する研究も進んでいます。