恋する分子ロボット

以下は、公式のBIOMODのページにも掲載される私たちの研究内容の要約です。ずばり、わかりやすく言うと私たちが取り組んでいることは「DNAを使ってハート型の分子ロボットをつくること」です。そして最終的には「世界を愛で満たす」のです。詳しくは以下の要約をご覧ください。

【概要】

「アプタマー」は、特定の標的分子を高い選択性で認識する核酸分子であり、バイオセンシング、分子診断など幅広い分野での応用可能性が実証されている。一方、現在、単一アプタマーでは得にくい機能を複数のアプタマーで実現するため、多量体タンパク質を標的とするアプタマー研究では、複数のアプタマーをDNAオリガミ等で集積させた手法が多く用いられている．しかし、これらは高分子量化によって拡散が低下し、結合したタンパク質によって立体障害、分子混雑が生じるという課題がある。

　そこで私たちは、「恋する分子ロボット」の作製を試みる。ここでは、標的の形に合わせ、適切な距離・向きに固定できるハート型DNAモチーフを提案する。この分子ロボットは、ハートの”２つの曲線部分”に標的を認識するアプタマー部位と、ハートの尖った部分の重合部位から構成される。アプタマーが標的を認識し結合することで、アプタマー部位の一本鎖が露出する。その後、標的と結合した分子ロボットのアプタマー部先端のDNA鎖と、別の分子ロボットの重合部位が結合する。それを繰り返して、結合した大量の分子ロボットと標的を含めた大きな複合体の形成が期待できる。これにより、アプタマーが標的と結合しているかが観測しやすくなり、かつ全体としての結合力を強くできる。またこの分子ロボットは、数種類のDNAストランドで構成されているため、従来技術と比べて分子量を小さく抑えることができる．加えて、複数の標的と結合して複合体を形成しても、分子ロボットのアプタマー部位と重合部位の距離がある程度離れているため、立体障害が起きにくいと予想される。

　この「恋する分子ロボット」は、アプタマーの認識配列を差し替えるだけで、様々なタンパク質に対応できる汎用プラットフォームとしての展開が期待できる。また、アプタマー部位を増やすことで多量体タンパク質の認識にも応用できる。例えば、インフルエンザウイルスの増殖を担う四量体タンパク質の「ノイラミニダーゼ」を標的にすれば、ウイルスを分子ロボットで架橋し複合化して、生体本来の排出機能で除去するという、これまでにない新しい治療・予防戦略として幅広く貢献できる可能性を秘めている。そして、分子の世界がハートで満ち溢れれば、現実も多くの人が健康になって”愛で溢れた世界”になるだろう。