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DNAを折り畳んでナノスケールの形状とパターンを作り出す

Nature 440, 7082 doi: 10.1038/nature04586

原子や分子の固有特性を利用して、自己組織化へと向かわせる「ボトムアップ式ファブリケーション」は、比較的単純なナノ構造体の形成に広く利用されている。この方法の主要目標は、「トップダウン」方式で普通に実現される構造と同程度の、非常に複雑なナノ構造体を作り出すことである。DNA分子の自己集合はこの目標の達成に向けての魅力的な手段となる。今回、長い一本鎖DNA分子を折り畳んで任意の二次元形状を形成する簡単な方法について報告する。目的形状の設計は、その形状を7キロベースの一本鎖骨格でラスター状に埋めていくこと、並びに200以上の短いオリゴヌクレオチドの「留め金鎖」を選んでその骨格の形を適切に保持することによって行われる。ひとたび留め金鎖と骨格鎖を合成して混合すれば、ワンステップで自己集合が起こる。得られたDNA構造の直径はおよそ100 nmであり、空間分解能6 nmの正方形、円盤、星形など、おおむね目的の形状であった。それぞれのオリゴヌクレオチドを6nmのピクセルとして使用することができるため、構造表面に文字や絵などの複雑なパターンを描くようにプログラムできる。また、個々のDNA構造は、長周期格子や三角形の6量体(30メガダルトンの分子複合体となる)など、さらに大きな集合体を形成するようにプログラムできる。

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