(2020.12.6)小宮が、第4回分子ロボティクス年次大会の分子ロボット倫理シンポジウムで招待講演しました。駿太郎が、CBI学会2020年大会で口頭発表しました。オンラインポスター発表しました。(2020.10.25)小宮が、一般財団法人バイオインダストリー協会の第4回「バイオインダストリー奨励賞」を受賞しました。ニュースリリースはこちら東工大ニュースはこちら。(2020.8.24)ページトップ情報と物質をつなぎ、生命を生み出す素材、DNAボトムアップ構築の標準素材としてのDNADNAは4種の構成単位が連結した、方向性のある直鎖状のポリマー分子です。デオキシヌクレオチドと呼ばれる構成単位はリン酸と五炭糖(デオキシリボース)、そして塩基からできていて、塩基にはアデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)の4種類があります。どの塩基を持つ構成単位が、何個、どの順で結合したかによって、厳密にはその物性にもちがいがありますが、生命現象のレベルでみた場合、タンパク質が個々のアミノ酸配列に対応して様々な酵素機能を持つのと比べると、DNAは基本的に塩基配列による大きな物性のちがいはありません(注1)。そのため、個々の酵素に名前があるのとは対照的に、DNAはまとめてDNAという総称で呼ばれます。これは、塩基配列ごとに個別の物性を考慮しなくてよいことを意味しています。DNAは配列によらず共通の性質を持っており、配列情報と物性を切り離して考えることができる、分子の世界には珍しい“標準化された素材”であるといえます。DNAの大きな特徴として、AとT、GとCの塩基のあいだでそれぞれ水素結合を形成するという性質があります。この性質によって、適当な塩基の並びを持った二本のDNA鎖が互いに逆向きに結合して安定化し、比較的硬いロッド状の構造である二重らせんを形成します。このようなぴったりと結合する配列どうしを互いに相補的であると言います。DNAは相補的な配列を設計することで、どの相手と結合するかという“反応特異性がプログラムできる分子”だということです。二重らせんの形成は2分子のDNAのあいだに限った反応ではなく、1つの分子内にある部分的な相補配列のあいだでも起こりますし、複数の二重らせんをDNAが交叉しながら形成することもできます。したがって、適切に設計した配列を用いれば、様々な二次元、三次元の構造を、DNA鎖を編み上げるようにして作ることができます。相補配列を持つDNAどうしの結合は溶液中で自発的に起きるので、ナノスケールの精密な構造体が“DNAを混ぜるだけでひとりでに組み上がる”わけです。このようにして、膨大な数の構造体を同時並列に構築することができます。注1.デオキシリボザイムと呼ばれる酵素活性を持つ一群のDNAなど、例外は存在します。分子の動きがプログラムできるDNADNAの配列を設計して望みの構造体を形成する技術は「構造DNAナノテクノロジー」と呼ばれ、近年盛んに研究されています。DNAオリガミ、DNAタイルといったこれらの技術は、平衡系における最安定な構造となるようにDNAの配列を設計することで、意図した超分子構造体をボトムアップに構築する技術です。IoMではさらに、配列でプログラムした結合特異性と非平衡系としての流れが生まれる機構とを組み合わせることで、DNAの構造体を1回限り形成するだけでなく、多段階に構造体が動いてタスクを実行する「動的DNAナノテクノロジー」分野を開拓してきました。われわれは動的DNAナノテクノロジーを、「DNAなどの生体分子を用いて“生物の特徴をとらえたシステム”を構築する研究」と考えています。規則的な構造変化を多段階に行って、DNAが歩いたり計算したりします。このような研究によって、従来のテクノロジーではつくることができないナノスケールの分子マシンや、電子コンピュータとは異なる能力を持つ分子コンピュータを創り出すことができます。はじめ多くの分野に貢献することを目指しています。