国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学未来社会創造機構ナノライフシステム研究所（岐阜大学工学部化学・生命工学科 兼任）の池田 将 教授、岐阜大学大学院自然科学技術研究科生命科学・化学専攻 杉浦 進太郎 (修士1年(AGPコース)) さんらの研究グループは、名古屋大学大学院理学研究科の河野 慎一郎 講師と岐阜大学糖鎖生命コア研究所(iGCORE) 糖鎖分子科学研究センター(iGMOL) の鈴木 健一 教授らとの共同研究で、ペプチド注1）分子を集合させた繊維状のナノ構造体であるナノファイバー注2）と、DNAナノフラワー注3）と呼ばれる環状DNA分子から得られるフラワー状のナノ構造体を、水中かつ温和なプロセスで、それぞれの構成要素となる複数の分子を同一空間に共存させた混合状態から規則正しく組み立てることに成功しました。
本研究成果は、イギリスの王立化学会 (Royal Society of Chemistry, RSC) 刊行の学術雑誌「Nanoscale」のFront Coverに選ばれ、1月21日付出版号(2023年、15巻、3号)に掲載されました。Nanoscaleは、ナノテクノロジーとナノサイエンス分野における実験的・理論的研究をカバーする査読付きの学術雑誌です。
本研究成果を抽象的に表現すると、ナノスケールの箱庭で、自発的に集まるペプチド分子からナノサイズの草原を作り、DNA分子を伸長させてナノサイズの花を咲かせたと表現できるかもしれません。Front Coverに選ばれたCG (Computer Graphics) では、そのことを、岐阜県の県花でもある蓮華草(れんげそう)の花も用いて表現しています。なお、CGは本研究内容とイメージ案を元に、サイエンス・グラフィックス株式会社 辻野 貴志氏 によって制作されました。
今回の研究成果を、岐阜県の県花でもある蓮華草(れんげそう)の花を使って表現し、学術雑誌NanoscaleのFront Coverに選ばれたCG (Computer Graphics)
(Reproduced from Reference (doi:10.1039/D2NR04556G) with permission from the Royal Society of Chemistry.)
・繊維状のナノ構造体であるナノファイバーを水中で自発的に形成し、ヒドロゲルを与える新たなペプチド分子を開発することに成功しました。
・ペプチド分子ナノファイバーがネットワーク化することで得られるヒドロゲルの中において、DNA分子を伸長させたDNAナノフラワーを構築できることを初めて実証しました。
◆詳細（プレスリリース本文）はこちら
注1）ペプチド
数個のアミノ酸がアミド結合（ペプチド結合ともいう）で連結された生体分子です。医薬品や機能性食品としての研究が進んでいます。また、本研究のように、繊維状や球状などのナノ構造体をつくることに着眼した材料開発も進められています
注2）ナノファイバー
直径が数nmから数100 nmの繊維のことをナノファイバーと呼びます。構成要素となる物質に依存した特性を付与することが可能です。
注3）DNAナノフラワー
Mg（マグネシウム）イオンなどの金属イオン共存下において、環状DNAにDNAポリメラーゼ（DNA伸長酵素）を作用させる「ローリングサイクル増幅(RCA)と呼ばれる手法」によって得られるフラワー状のナノ構造体です。水中、37度の温和な条件でつくることが可能です。2010年代の初頭から研究開発が進んでおり、DNAナノフラワーそれ自身を薬物輸送キャリアーとして利用する研究も進んでいます。
著者：Shintaro Sugiura, Yuki Shintani, Daisuke Mori, Sayuri L. Higashi, Aya Shibata, Yoshiaki Kitamura, Shin-ichiro Kawano, Koichiro M. Hirosawa, Kenichi G.N. Suzuki, Masato Ikeda
タイトル：Design of supramolecular hybrid nanomaterials comprising peptide-based supramolecular nanofibers and in situ generated DNA nanoflowers through rolling circle amplification
雑誌名：Nanoscale, 2023, 48, 1024-1031
DOI番号：10.1039/D2NR04556G
論文公開URL：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/NR/D2NR04556G
表紙(Selected as front cover):
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/nr/d3nr90010j
教授 池田 将（責任著者）
岐阜大学 工学部 化学・生命工学科 生命化学コース
岐阜大学大学院 自然科学技術研究科 (兼任）
岐阜大学大学院 連合創薬医療情報研究科 (兼任)
岐阜大学 糖鎖生命コア研究所 (iGCORE) 糖鎖分子科学研究センター (iGMOL) (兼任)
岐阜大学 高等研究院 (GUiAS) One Medicineトランスレーショナルリサーチセンター (COMIT) (兼任)
岐阜大学 高等研究院 (GUiAS) Guコンポジット研究センター (兼任)
名古屋大学 未来社会創造機構 ナノライフシステム研究所 (兼任)
杉浦 進太郎（筆頭著者）
岐阜大学大学院 自然科学技術研究科 生命科学・化学専攻 化学・創薬領域
修士1年 (AGPコース)
未来社会創造機構ナノライフシステム研究所、岐阜大学工学部化学・生命工学科生命化学コース 池田 将 教授
https://www1.gifu-u.ac.jp/~mb_chem1/IkedaGroup/index.html
