広報活動

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2012年5月8日

独立行政法人 理化学研究所

水にしか溶けなかった核酸が有機溶媒に溶けて触媒機能を発揮

-有機溶媒中の核酸を触媒として利用し、新たな有機合成反応を可能に-

ジクロロエタン溶液に溶けるPEG-DNA

核酸は生命現象を担っている重要な生体分子です。その配列は、遺伝情報を記憶したり生体反応を触媒したり、多くの役割を持ちます。近年は、核酸のこうした性質を利用して、メモリーや分子認識、バーコードタグなどへの応用が試みられています。また、一度に複数の反応を進行させたり、生物活性分子の創出に利用できることも明らかになっています。

しかし、核酸は水にしか溶けません。ベンゼンやエタノールなど有機溶媒に溶ければ、有機合成反応の利用範囲が広がることから、有機溶媒に溶かす方法の開発が待たれていました。

基幹研究所の研究チームは、化粧品の材料としても知られる「ポリエチレングリコール(PEG)」に着目しました。PEGをタンパク質に結合させると、水にも有機溶媒にも溶かすことができます。研究チームは、オリゴ核酸の末端にPEGを結合したPEG-DNAを作製し、有機溶媒に溶けるかどうかを調べました。その結果、ほとんどの有機溶媒に溶けることを発見しました。また、有機溶媒中でも水溶液中と同じ立体構造を保持し、触媒機能も水溶液中と同様に発揮できることを確かめました。さらに、水中では50~59℃になると立体構造が崩れるのに対し、有機溶媒中では10~80℃の広い範囲で立体構造が変化せず、熱的にも非常に安定であることが分かりました。

この成果は、「有機溶媒中の塩基の水素結合は水中より強くなるのか?」、「核酸の立体構造は有機溶媒の種類によってどのように影響を受けるのか?」といった核酸の相互作用の詳細な理解につながります。さらに、溶媒を水からさまざまな有機溶媒へと拡大できるため、核酸を触媒に用いた新しい有機合成反応の開発など、多くの利用法を生み出すことが期待できます。

理化学研究所
基幹研究所 伊藤ナノ医工学研究室
専任研究員 阿部 洋(あべ ひろし)