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高分子時空構造の自己制御:スイッチング・リズム・時間発展

研究報告コード R013000352
掲載日 2003年10月1日
研究者
  • 吉川 研一
研究者所属機関
  • 京都大学大学院理学研究科
研究機関
  • 京都大学大学院理学研究科
報告名称 高分子時空構造の自己制御:スイッチング・リズム・時間発展
報告概要 熱力学的な開放条件下,分子集団が自ら時間的,空間的構造を形成し,そして時間発展する,そのような実験系について研究を行った。長鎖DNAに対するリカンド結合能を調節することにより,その高次構造を制御できることを明らかにした。DNA以外の荷電高分子についても,同様のシナリオで多様なナノ構造体を生成させることが可能であると考えられた。次に,レーザーを用い,自発的なリズム運動を発現させることに成功した(図1)。レーザーを照射している時DNA分子は安定な繰り返し運動を行う。一方,化学エネルギー駆動型の実験系をBelousov-Zhabontinskyの液滴中の化学波による対流運動により可視化した(図2)。界面といった空間的に異方的な場では,方向性のある運動が生じることがわかった。更には,リン脂質小胞を用いることにより,細胞サイズのミクロ反応系を構築することが可能となった(図3)。
画像

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研究分野
  • 高分子の立体構造
  • 核酸一般
関連発表論文 (1)吉川研一,秋田谷龍男,“非線形非平衡系としての生命”,数理科学,441,21(2000).
(2)眞山博幸,吉川研一,“時空間秩序の自己生成と生命現象”,電気学会誌,121,238(2001).
(3)木戸秋悟,吉川研一,“長鎖DNA構造を見る”,高分子,46,252(1997).
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(5)Y. Yoshikawa, S. M. Nomura, T. Kanbe and K. Yoshikawa, “Controlling the Folding/Unfolding Transition of the DNA-Histone H1 Complex by Direct Optical Manipulation”, Chem. Phys. Lett., 330, 77 (2000).
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(7)K. Tsumoto, and K. Yoshikawa, “RNA Switches the Higher-Order Structure of DNA”, Biophys. Chem., 82, 1 (1999).
(8)Y. Yamasaki, Y. Teramoto and K. Yoshikawa, “Disappearance of the Negative Charge in Giant DNA with a Folding Transition”, Biophys. J., 80, 2823 (2001).
(9)K. Yoshikawa, Y. Yoshikawa, and Toshio Kanbe, “Highly Effective Compaction of Long Duplex DNA Polyethylene Glycol with Pendant Amino Groups”, J. Am. Chem. Soc., 119, 6473 (1997).
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(11)T. Iwataki, K. Yoshikawa, S. Kidoaki, D. Umeno, M. Kiji and M. Maeda, “Cooperativity vs. Phase Transition in a Giant Single DNA Molecule”, J. Am. Chem.. Soc., 122, 9891 (2000).
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(19) H. Mayama and K. Yoshikawa, "Self-Oscillating Polymer Chain in a Laser Field", Faraday Discuss., 120, 67-84 (2001).
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研究制度
  • 戦略的創造研究推進事業 CRESTタイプ、分子複合系の構築と機能/研究代表者 吉川 研一(京都大学大学院理学研究科)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 吉川 研一. 高分子時空構造の自己制御 スイッチング・リズム・時間発展. 戦略的基礎研究推進事業 分子複合系の構築と機能 平成13年度シンポジウム,2001. p.27 - 32.

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