JPH07215991A - 微細構造物 - Google Patents
微細構造物Info
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- JPH07215991A JPH07215991A JP1045294A JP1045294A JPH07215991A JP H07215991 A JPH07215991 A JP H07215991A JP 1045294 A JP1045294 A JP 1045294A JP 1045294 A JP1045294 A JP 1045294A JP H07215991 A JPH07215991 A JP H07215991A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ナノメートル精度での構造の制御が可能な新規
な微細構造物を提供すること。 【構成】所定の部位に特定の核酸塩基配列を配設した足
場用核酸と、核酸断片からなる中間結合部材と、当該中
間結合部材によって保持された機能性物質をもって微細
構造物を構成する。中間結合部材（核酸断片）は、足場
用核酸が有する前記核酸塩基配列との間においてのみ特
異的結合を形成するような固有の核酸塩基配列を有する
ものを使用する。核酸断片の代わりに、蛋白質及びポリ
ペプチドを含む群から選択された高分子化合物を中間結
合部材として使用することも可能である。但し、この場
合の中間結合部材は、足場用核酸が有する前記核酸塩基
配列との間においてのみ特異的結合を形成する固有の性
質を保有するものを選んで使用することが必要である。
な微細構造物を提供すること。 【構成】所定の部位に特定の核酸塩基配列を配設した足
場用核酸と、核酸断片からなる中間結合部材と、当該中
間結合部材によって保持された機能性物質をもって微細
構造物を構成する。中間結合部材（核酸断片）は、足場
用核酸が有する前記核酸塩基配列との間においてのみ特
異的結合を形成するような固有の核酸塩基配列を有する
ものを使用する。核酸断片の代わりに、蛋白質及びポリ
ペプチドを含む群から選択された高分子化合物を中間結
合部材として使用することも可能である。但し、この場
合の中間結合部材は、足場用核酸が有する前記核酸塩基
配列との間においてのみ特異的結合を形成する固有の性
質を保有するものを選んで使用することが必要である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナノメートル精度での
制御が可能な微細構造物、特に核酸を足場として使用
し、当該核酸の所定部位に工学的に有用な物質（以下
「機能性物質」という）を選択的に結合してなる微細構
造物に関するものである。
制御が可能な微細構造物、特に核酸を足場として使用
し、当該核酸の所定部位に工学的に有用な物質（以下
「機能性物質」という）を選択的に結合してなる微細構
造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日の半導体微細加工技術の進歩には、
目覚ましいものがあり、サブミクロン精度の加工が可能
になっているが、更に微細な加工を行うには、従来技術
の延長だけでは不充分であり、ナノメートル精度の微細
構造の製造技術が強く求められている。また、最近で
は、数十原子〜数百万原子のいわゆるメゾスコピック領
域の物性を用いた電子デバイスや、蛋白質等の生体分子
の複合体（超分子）を用いたバイオテクノロジーに大き
な期待が寄せられている。これらは、ナノメートル程度
の極微小のものを対象としているため、ナノメートル・
テクノロジーと呼ばれており、やはりナノメートル精度
の微細構造の製造技術の確立がどうしても必要である。
目覚ましいものがあり、サブミクロン精度の加工が可能
になっているが、更に微細な加工を行うには、従来技術
の延長だけでは不充分であり、ナノメートル精度の微細
構造の製造技術が強く求められている。また、最近で
は、数十原子〜数百万原子のいわゆるメゾスコピック領
域の物性を用いた電子デバイスや、蛋白質等の生体分子
の複合体（超分子）を用いたバイオテクノロジーに大き
な期待が寄せられている。これらは、ナノメートル程度
の極微小のものを対象としているため、ナノメートル・
テクノロジーと呼ばれており、やはりナノメートル精度
の微細構造の製造技術の確立がどうしても必要である。
【０００３】このように、ナノメートル精度の微細構造
の製造技術の必要性が高まっているのが現状であり、既
に幾つかのアプローチがなされている。エピタキシャル
成長による単原子薄膜の作製や、ラングミュア・ブロジ
ェット法による単分子膜の作製がその好例であるが、こ
れらの方法は、ナノメートル精度での膜厚制御が可能で
ある反面、膜の平面内での配向や構造の制御が困難であ
る点で問題がある。このほか、平面内での制御が可能な
手段として走査型トンネル顕微鏡を用いる方法がある
が、この方法は、１原子レベルの加工や操作が出来る反
面、並列処理が困難で大量生産に不向きな上、原子に比
べて遥かに巨大な探針を動かさなければならないため、
エネルギーコストが高くなるという点で問題がある。
の製造技術の必要性が高まっているのが現状であり、既
に幾つかのアプローチがなされている。エピタキシャル
成長による単原子薄膜の作製や、ラングミュア・ブロジ
ェット法による単分子膜の作製がその好例であるが、こ
れらの方法は、ナノメートル精度での膜厚制御が可能で
ある反面、膜の平面内での配向や構造の制御が困難であ
る点で問題がある。このほか、平面内での制御が可能な
手段として走査型トンネル顕微鏡を用いる方法がある
が、この方法は、１原子レベルの加工や操作が出来る反
面、並列処理が困難で大量生産に不向きな上、原子に比
べて遥かに巨大な探針を動かさなければならないため、
エネルギーコストが高くなるという点で問題がある。
【０００４】一方、核酸は、０．３４ｎｍのピッチで核
酸塩基が一次元に配列した直鎖状分子である。今日で
は、人工合成技術や遺伝子工学の進歩により、任意の塩
基配列の核酸を容易に作ることが出来るため、最小で１
塩基単位（０．３４ｎｍ単位）の構造制御が可能であ
る。また、核酸は、一度にピコモル（１０11）程度の多
数の分子を作ることが可能であるから、大量生産に向い
ているほか、室温程度で反応するため、エネルギーコス
トも安くて済む。このように、核酸は、非常に優れた性
質を有するが、その反面、工学的に利用可能な導電性等
の性質又は機能を有しないので、核酸を足場として微細
構造物を製造するためには、核酸上に機能性物質を結合
させる必要がある。
酸塩基が一次元に配列した直鎖状分子である。今日で
は、人工合成技術や遺伝子工学の進歩により、任意の塩
基配列の核酸を容易に作ることが出来るため、最小で１
塩基単位（０．３４ｎｍ単位）の構造制御が可能であ
る。また、核酸は、一度にピコモル（１０11）程度の多
数の分子を作ることが可能であるから、大量生産に向い
ているほか、室温程度で反応するため、エネルギーコス
トも安くて済む。このように、核酸は、非常に優れた性
質を有するが、その反面、工学的に利用可能な導電性等
の性質又は機能を有しないので、核酸を足場として微細
構造物を製造するためには、核酸上に機能性物質を結合
させる必要がある。
【０００５】この種の課題の解決を目的とした微細構造
物の製造方法のアイデアは、例えばプロテイン・エンジ
ニアリング（Protein Engineering)第１巻(１９８７年)
第２９５頁〜第３００頁に記載されている。この方法
は、ポリアセチレン等の機能性物質をＤＮＡ（デオキシ
リボ核酸）に結合させ、当該ＤＮＡを足場としてナノメ
ートル・スケールの電子素子を作製するものである。し
かしながら、結合方法の位置選択性が高くないため、機
能性物質の結合位置を一ヶ所に特定することが困難なた
め、複雑な微細構造物を正確に作ることが困難である点
で問題がある。
物の製造方法のアイデアは、例えばプロテイン・エンジ
ニアリング（Protein Engineering)第１巻(１９８７年)
第２９５頁〜第３００頁に記載されている。この方法
は、ポリアセチレン等の機能性物質をＤＮＡ（デオキシ
リボ核酸）に結合させ、当該ＤＮＡを足場としてナノメ
ートル・スケールの電子素子を作製するものである。し
かしながら、結合方法の位置選択性が高くないため、機
能性物質の結合位置を一ヶ所に特定することが困難なた
め、複雑な微細構造物を正確に作ることが困難である点
で問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解消し、ナノメートル精度での構造
の制御が可能な新規な微細構造物を提供することにあ
る。
従来技術の問題点を解消し、ナノメートル精度での構造
の制御が可能な新規な微細構造物を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題は、所定部位に
特定の核酸塩基配列を配設した足場用核酸と、核酸断片
からなる中間結合部材と、当該中間結合部材によって保
持された工学的に有用な物質（以下「機能性物質」とい
う）をもって微細構造物を構成することによって解決す
ることが出来る。但し、中間結合部材（核酸断片）は、
足場用核酸が有する前記核酸塩基配列との間においての
み特異的結合を形成するような固有の核酸塩基配列を有
するものであることを条件とする。
特定の核酸塩基配列を配設した足場用核酸と、核酸断片
からなる中間結合部材と、当該中間結合部材によって保
持された工学的に有用な物質（以下「機能性物質」とい
う）をもって微細構造物を構成することによって解決す
ることが出来る。但し、中間結合部材（核酸断片）は、
足場用核酸が有する前記核酸塩基配列との間においての
み特異的結合を形成するような固有の核酸塩基配列を有
するものであることを条件とする。
【０００８】足場用核酸及び中間結合部材によって形成
される特異的結合は、ワトソン・クリック型の塩基対生
成による特異的結合を利用することが望ましく、この種
の特異的結合は、変性処理により足場用核酸の所定部位
の２本鎖を部分的にほどいて形成するか、足場用核酸の
所定部位を１本鎖構造にすることによって形成した核酸
塩基配列と中間結合部材（核酸断片）の核酸塩基配列と
の間において形成することが出来る。同様の特異的結合
は、フッグスティーン型の塩基対生成による特異的結合
を利用して形成することも可能である。
される特異的結合は、ワトソン・クリック型の塩基対生
成による特異的結合を利用することが望ましく、この種
の特異的結合は、変性処理により足場用核酸の所定部位
の２本鎖を部分的にほどいて形成するか、足場用核酸の
所定部位を１本鎖構造にすることによって形成した核酸
塩基配列と中間結合部材（核酸断片）の核酸塩基配列と
の間において形成することが出来る。同様の特異的結合
は、フッグスティーン型の塩基対生成による特異的結合
を利用して形成することも可能である。
【０００９】本発明の前記課題は、核酸断片の代わり
に、蛋白質及びポリペプチドを含む群から選択された高
分子化合物を中間結合部材として使用することによって
も解決することが出来る。但し、この場合の中間結合部
材は、足場用核酸が有する前記核酸塩基配列との間にお
いてのみ特異的結合を形成する固有の組成を保有するも
のであることが必要である。なお、中間結合部材として
工学的に有用な機能を有する蛋白質又はポリペプチドを
用いた場合は、当該中間結合部材それ自体を機能性物質
として兼用することも可能である。
に、蛋白質及びポリペプチドを含む群から選択された高
分子化合物を中間結合部材として使用することによって
も解決することが出来る。但し、この場合の中間結合部
材は、足場用核酸が有する前記核酸塩基配列との間にお
いてのみ特異的結合を形成する固有の組成を保有するも
のであることが必要である。なお、中間結合部材として
工学的に有用な機能を有する蛋白質又はポリペプチドを
用いた場合は、当該中間結合部材それ自体を機能性物質
として兼用することも可能である。
【００１０】
【作用】ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を構成する４種類
の核酸塩基は、アデニン、シトシン、グアニン及びチミ
ンであり、ＲＮＡ（リボ核酸）を構成する４種類の核酸
塩基は、アデニン、シトシン、グアニン及びウラシルで
ある。アデニンとチミン（又はウラシル）及びシトシン
とグアニンは、互いに相補的であって夫々結合する性質
がある。従って、核酸塩基配列が相補的である二つの１
本鎖核酸は、ハイブリダイゼーション反応により互いに
結合して２本鎖核酸を形成する。核酸塩基配列の長さを
ｎ塩基長とすれば、核酸塩基の種類及びその配列を変え
ることにより、４のｎ乗通りの多数の区別可能な核酸塩
基配列を作ることが可能であり、ハイブリダイゼーショ
ン反応の特異性は、非常に高いと言える。一方、蛋白質
及びポリペプチドを構成する高分子化合物の中には、特
定の核酸塩基配列と特異的に結合する性質を有するもの
があり、その結合の特異性も非常に高い。いずれにして
も、核酸断片を中間結合部材として使用した場合又は蛋
白質及びポリペプチドを含む群から選択された高分子化
合物を中間結合部材として使用した場合は、これらの中
間結合部材と足場用核酸との間で特異的結合が形成され
るため、足場用核酸の所定部位に所望の機能性物質を選
択的に配設することが可能となり、複雑な微細構造物を
正確に作ることが出来る。
の核酸塩基は、アデニン、シトシン、グアニン及びチミ
ンであり、ＲＮＡ（リボ核酸）を構成する４種類の核酸
塩基は、アデニン、シトシン、グアニン及びウラシルで
ある。アデニンとチミン（又はウラシル）及びシトシン
とグアニンは、互いに相補的であって夫々結合する性質
がある。従って、核酸塩基配列が相補的である二つの１
本鎖核酸は、ハイブリダイゼーション反応により互いに
結合して２本鎖核酸を形成する。核酸塩基配列の長さを
ｎ塩基長とすれば、核酸塩基の種類及びその配列を変え
ることにより、４のｎ乗通りの多数の区別可能な核酸塩
基配列を作ることが可能であり、ハイブリダイゼーショ
ン反応の特異性は、非常に高いと言える。一方、蛋白質
及びポリペプチドを構成する高分子化合物の中には、特
定の核酸塩基配列と特異的に結合する性質を有するもの
があり、その結合の特異性も非常に高い。いずれにして
も、核酸断片を中間結合部材として使用した場合又は蛋
白質及びポリペプチドを含む群から選択された高分子化
合物を中間結合部材として使用した場合は、これらの中
間結合部材と足場用核酸との間で特異的結合が形成され
るため、足場用核酸の所定部位に所望の機能性物質を選
択的に配設することが可能となり、複雑な微細構造物を
正確に作ることが出来る。
【００１１】
【実施例】以下、ＤＮＡを足場として微細構造物を製造
する実施例を引用して本発明を更に詳細に説明する。
する実施例を引用して本発明を更に詳細に説明する。
【００１２】〈実施例１〉図１において、１は微細構造
物を作製する際の足場として使用する２本鎖ＤＮＡ、２
は機能性物質３（例えば触媒活性を有する蛋白質や導電
性を有する金コロイド）を一端に共有結合させた短い１
本鎖構造のＤＮＡ断片を夫々示す。図中の破線は、アデ
ニンとチミン又はグアニンとシトシンからなる相補的な
核酸塩基対を表わしている。
物を作製する際の足場として使用する２本鎖ＤＮＡ、２
は機能性物質３（例えば触媒活性を有する蛋白質や導電
性を有する金コロイド）を一端に共有結合させた短い１
本鎖構造のＤＮＡ断片を夫々示す。図中の破線は、アデ
ニンとチミン又はグアニンとシトシンからなる相補的な
核酸塩基対を表わしている。
【００１３】一般に、アデニンとチミンからなる核酸塩
基対は、グアニンとシトシンからなる核酸塩基対に比較
して結合が弱いため、２本鎖構造ＤＮＡに変性処理（加
熱処理やアルカリ処理等）を施した場合、アデニン・チ
ミン塩基対の含有量の多い部分から優先的にほどける性
質がある。本実施例では、このような性質を利用するた
め、２本鎖ＤＮＡ１は、機能性物質３を結合させるべき
部位のアデニン・チミン塩基対の含有量が他の部位に比
べて多くなるように調製した。
基対は、グアニンとシトシンからなる核酸塩基対に比較
して結合が弱いため、２本鎖構造ＤＮＡに変性処理（加
熱処理やアルカリ処理等）を施した場合、アデニン・チ
ミン塩基対の含有量の多い部分から優先的にほどける性
質がある。本実施例では、このような性質を利用するた
め、２本鎖ＤＮＡ１は、機能性物質３を結合させるべき
部位のアデニン・チミン塩基対の含有量が他の部位に比
べて多くなるように調製した。
【００１４】微細構造物は、２本鎖ＤＮＡ１に弱い変性
処理を施して２本鎖構造が部分的にほどけた変性部分４
を形成した後、当該変性部分にＤＮＡ断片２をハイブリ
ダイゼーションさせることによって作製した。作製した
微細構造物は、２本鎖ＤＮＡ１が不規則にもつれている
ため、必要な伸長及び配向処理を施した後、そのままの
状態で基板（ガラス板又はシリコン板）上に固着させ
た。
処理を施して２本鎖構造が部分的にほどけた変性部分４
を形成した後、当該変性部分にＤＮＡ断片２をハイブリ
ダイゼーションさせることによって作製した。作製した
微細構造物は、２本鎖ＤＮＡ１が不規則にもつれている
ため、必要な伸長及び配向処理を施した後、そのままの
状態で基板（ガラス板又はシリコン板）上に固着させ
た。
【００１５】中間結合部材として使用するＤＮＡ断片２
は、２本鎖ＤＮＡ１とのハイブリダイゼーションを可能
にするため、２本鎖ＤＮＡ１の変性部分４の少なくとも
一部との間で相補的な核酸塩基配列を有するものを予め
用意した。なお、核酸塩基配列が夫々異なる複数の変性
部分４を有する２本鎖ＤＮＡ１を足場として使用した場
合は、保有する機能性物質３や核酸塩基配列が夫々異な
る複数種類のＤＮＡ断片２を選択的に結合させることに
より、より複雑な微細構造物を作製することが可能であ
る。
は、２本鎖ＤＮＡ１とのハイブリダイゼーションを可能
にするため、２本鎖ＤＮＡ１の変性部分４の少なくとも
一部との間で相補的な核酸塩基配列を有するものを予め
用意した。なお、核酸塩基配列が夫々異なる複数の変性
部分４を有する２本鎖ＤＮＡ１を足場として使用した場
合は、保有する機能性物質３や核酸塩基配列が夫々異な
る複数種類のＤＮＡ断片２を選択的に結合させることに
より、より複雑な微細構造物を作製することが可能であ
る。
【００１６】ＤＮＡ断片２に対する機能性物質３の搭載
は、図２に示すように、ＤＮＡ断片２の一端をビオチン
等のハプテン５で化学修飾し、機能性物質３を抗体６を
介してハプテン５に結合させることによって行なうこと
も可能である。機能性物質３の搭載は、２本鎖ＤＮＡ１
とＤＮＡ断片２のハイブリダイゼーションの前に行って
も良いし、後に行っても良い。
は、図２に示すように、ＤＮＡ断片２の一端をビオチン
等のハプテン５で化学修飾し、機能性物質３を抗体６を
介してハプテン５に結合させることによって行なうこと
も可能である。機能性物質３の搭載は、２本鎖ＤＮＡ１
とＤＮＡ断片２のハイブリダイゼーションの前に行って
も良いし、後に行っても良い。
【００１７】図３は、二次元格子状のＤＮＡ複合体７を
足場として使用し、現在の半導体微細加工技術で加工可
能な最小寸法０．１μｍより１桁小さい１０ｎｍの精度
で微細構造物を構成した変形例を示す。本変形例では、
ＤＮＡ複合体７の格子の一辺を１０ｎｍ（３０塩基）と
し、各格子に１個所ずつ、区別可能な結合位置（変性部
分４）を設けた。図中の記号ａ〜ｉは、各結合位置にお
けるＤＮＡ断片２の核酸塩基配列又は機能性物質３の種
類が夫々異なっていることを示す。一般に、工業的に利
用可能な微細構造物を作るには、少なくとも縦横夫々１
００個所、全体で１００００個所程度の結合位置を区別
する必要があり、結合に用いる核酸塩基配列としては、
１６３８４(４7）通りを区別することが出来る７塩基以
上のものが必要となる。核酸塩基配列の上限は、最小加
工寸法によって決まり、この場合は３０塩基（約１０ｎ
ｍ）になる。
足場として使用し、現在の半導体微細加工技術で加工可
能な最小寸法０．１μｍより１桁小さい１０ｎｍの精度
で微細構造物を構成した変形例を示す。本変形例では、
ＤＮＡ複合体７の格子の一辺を１０ｎｍ（３０塩基）と
し、各格子に１個所ずつ、区別可能な結合位置（変性部
分４）を設けた。図中の記号ａ〜ｉは、各結合位置にお
けるＤＮＡ断片２の核酸塩基配列又は機能性物質３の種
類が夫々異なっていることを示す。一般に、工業的に利
用可能な微細構造物を作るには、少なくとも縦横夫々１
００個所、全体で１００００個所程度の結合位置を区別
する必要があり、結合に用いる核酸塩基配列としては、
１６３８４(４7）通りを区別することが出来る７塩基以
上のものが必要となる。核酸塩基配列の上限は、最小加
工寸法によって決まり、この場合は３０塩基（約１０ｎ
ｍ）になる。
【００１８】〈実施例２〉本実施例は、機能性物質の結
合位置における２本鎖ＤＮＡが核酸塩基対を形成せず、
１本鎖構造になっている点が実施例１と相違する。図４
は、２本鎖ＤＮＡ１の一部が１本鎖部分８である場合、
図５は、２本鎖ＤＮＡ１の一部に２本のＤＮＡ鎖の核酸
塩基配列が相補的でない部分９がある場合、図６は、２
本鎖ＤＮＡ１の一部の２本のＤＮＡ鎖の長さが異なり、
片方のＤＮＡ鎖がループ部分１０を形成している場合を
夫々示す。極端な場合は、全体が１本鎖であるＤＮＡを
足場として使用することも可能である。なお、図７に示
すように、２本鎖ＤＮＡ１を制限酵素を用いて切断する
ことにより、機能性物質３を結合させるための１本鎖部
分８を作ることも出来る。いずれの場合も、２本鎖ＤＮ
Ａ１の少なくとも一部分が既に１本鎖構造となっている
ため、実施例１の場合のような変性処理を行なうことな
く、当該部位にＤＮＡ断片２を直接ハイブリダイゼーシ
ョンさせることが可能である。
合位置における２本鎖ＤＮＡが核酸塩基対を形成せず、
１本鎖構造になっている点が実施例１と相違する。図４
は、２本鎖ＤＮＡ１の一部が１本鎖部分８である場合、
図５は、２本鎖ＤＮＡ１の一部に２本のＤＮＡ鎖の核酸
塩基配列が相補的でない部分９がある場合、図６は、２
本鎖ＤＮＡ１の一部の２本のＤＮＡ鎖の長さが異なり、
片方のＤＮＡ鎖がループ部分１０を形成している場合を
夫々示す。極端な場合は、全体が１本鎖であるＤＮＡを
足場として使用することも可能である。なお、図７に示
すように、２本鎖ＤＮＡ１を制限酵素を用いて切断する
ことにより、機能性物質３を結合させるための１本鎖部
分８を作ることも出来る。いずれの場合も、２本鎖ＤＮ
Ａ１の少なくとも一部分が既に１本鎖構造となっている
ため、実施例１の場合のような変性処理を行なうことな
く、当該部位にＤＮＡ断片２を直接ハイブリダイゼーシ
ョンさせることが可能である。
【００１９】〈実施例３〉本実施例は、足場である２本
鎖ＤＮＡにＤＮＡ断片を結合させる際、実施例１及び実
施例２に示したワトソン・クリック型の塩基対形成によ
る特異的結合ではなく、フッグスティーン型の塩基対形
成による特異的結合（３本鎖形成反応）を用いた点に特
徴がある。フッグスティーン型の塩基対とは、３本鎖Ｄ
ＮＡが出来る際に現われるチミン−アデニン＝チミン又
はシトシン−グアニン＝シトシンの対合の“＝”の部分
のことを意味する。なお“−”の部分は、通常のワトソ
ン・クリック型の塩基対である。フッグスティーン型の
塩基対を利用すると、図８に示すように、足場となる２
本鎖ＤＮＡ１の所定部位１１に特定の核酸塩基配列を設
けることにより、２本鎖ＤＮＡ１に変性処理を施すこと
なく、ＤＮＡ断片２との間で特異的結合を形成すること
が可能となる。
鎖ＤＮＡにＤＮＡ断片を結合させる際、実施例１及び実
施例２に示したワトソン・クリック型の塩基対形成によ
る特異的結合ではなく、フッグスティーン型の塩基対形
成による特異的結合（３本鎖形成反応）を用いた点に特
徴がある。フッグスティーン型の塩基対とは、３本鎖Ｄ
ＮＡが出来る際に現われるチミン−アデニン＝チミン又
はシトシン−グアニン＝シトシンの対合の“＝”の部分
のことを意味する。なお“−”の部分は、通常のワトソ
ン・クリック型の塩基対である。フッグスティーン型の
塩基対を利用すると、図８に示すように、足場となる２
本鎖ＤＮＡ１の所定部位１１に特定の核酸塩基配列を設
けることにより、２本鎖ＤＮＡ１に変性処理を施すこと
なく、ＤＮＡ断片２との間で特異的結合を形成すること
が可能となる。
【００２０】〈実施例４〉本実施例は、足場となる２本
鎖ＤＮＡと機能性物質との間の中間結合部材として蛋白
質及びポリペプチドを含む群から選択した高分子化合物
を用いる点が実施例１〜実施例３と相違する。蛋白質及
びポリペプチドの中には、特定の核酸塩基配列に特異的
に結合するものがある。例えば、ＲＮＡポリメラーゼ
は、ＤＮＡの核酸塩基配列の情報をＲＮＡに転写する機
能を有するが、プロモーターと呼ばれるＤＮＡの核酸塩
基配列に特異的に結合する性質がある。リプレッサー、
ポリＧ結合蛋白質、ＧＡＧＡ配列結合因子なども同様で
ある（“Ａ”はアミン、“Ｇ”はグアニンを夫々示
す）。図９は、このような蛋白質又はポリペプチドを機
能性物質３の中間結合部材１２として使用し、当該中間
結合部材と足場用核酸（２本鎖ＤＮＡ１）の所定部位に
設けた特定の核酸塩基配列との間で特異的結合を形成し
た場合を示す。なお、蛋白質及びポリペプチドの中に
は、それ自身が触媒活性や運動機能などの有用な機能を
持つものがあり、そのような場合は、図１０に示すよう
に、蛋白質又はポリペプチドからなる中間結合部材１２
を機能性物質として兼用することも可能である。
鎖ＤＮＡと機能性物質との間の中間結合部材として蛋白
質及びポリペプチドを含む群から選択した高分子化合物
を用いる点が実施例１〜実施例３と相違する。蛋白質及
びポリペプチドの中には、特定の核酸塩基配列に特異的
に結合するものがある。例えば、ＲＮＡポリメラーゼ
は、ＤＮＡの核酸塩基配列の情報をＲＮＡに転写する機
能を有するが、プロモーターと呼ばれるＤＮＡの核酸塩
基配列に特異的に結合する性質がある。リプレッサー、
ポリＧ結合蛋白質、ＧＡＧＡ配列結合因子なども同様で
ある（“Ａ”はアミン、“Ｇ”はグアニンを夫々示
す）。図９は、このような蛋白質又はポリペプチドを機
能性物質３の中間結合部材１２として使用し、当該中間
結合部材と足場用核酸（２本鎖ＤＮＡ１）の所定部位に
設けた特定の核酸塩基配列との間で特異的結合を形成し
た場合を示す。なお、蛋白質及びポリペプチドの中に
は、それ自身が触媒活性や運動機能などの有用な機能を
持つものがあり、そのような場合は、図１０に示すよう
に、蛋白質又はポリペプチドからなる中間結合部材１２
を機能性物質として兼用することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、核酸を足場として使用
し、当該核酸の所定部位に設けた特定の核酸塩基配列に
機能性物質を選択的に結合させることが可能となるの
で、ナノメートル精度で制御された複雑な微細構造物を
正確に構成することが出来る。なお、前記実施例は、Ｄ
ＮＡに本発明を適用した場合についてのみ説明したが、
本発明は、ＲＮＡに適用することも可能である。
し、当該核酸の所定部位に設けた特定の核酸塩基配列に
機能性物質を選択的に結合させることが可能となるの
で、ナノメートル精度で制御された複雑な微細構造物を
正確に構成することが出来る。なお、前記実施例は、Ｄ
ＮＡに本発明を適用した場合についてのみ説明したが、
本発明は、ＲＮＡに適用することも可能である。
【図１】本発明に係る微細構造物の第１の実施例を示す
模式図。
模式図。
【図２】第１の実施例の変形例を示す模式図。
【図３】第１の実施例の他の変形例を示す模式図。
【図４】本発明に係る微細構造物の第２の実施例を示す
模式図。
模式図。
【図５】第２の実施例の変形例を示す模式図。
【図６】第２の実施例の他の変形例を示す模式図。
【図７】第２の実施例の別の変形例を示す模式図。
【図８】本発明に係る微細構造物の第３の実施例を示す
模式図。
模式図。
【図９】本発明に係る微細構造物の第４の実施例を示す
模式図。
模式図。
【図１０】第４の実施例の変形例を示す模式図。
１…足場用核酸（２本鎖ＤＮＡ） ２…中間結合部材（１本鎖ＤＮＡ断片） ３…機能性物質 ４…変性部分 ５…ハプテン ６…抗体 ７…足場用核酸（ＤＮＡ複合体） ８…１本鎖部分 ９…核酸塩基配列が相補的でない部分 １０…ループ部分 １１…所定部位 １２…中間結合部材（蛋白質又はポリペプチド）
Claims (8)
- 【請求項１】所定部位に特定の核酸塩基配列を配設した
足場用核酸と、核酸断片からなる中間結合部材と、当該
中間結合部材によって保持された工学的に有用な物質
（以下「機能性物質」という）からなり、前記中間結合
部材（核酸断片）は、足場用核酸が有する前記核酸塩基
配列との間においてのみ特異的結合を形成するような固
有の核酸塩基配列を有するものであり、かつ、当該特異
的結合を介して足場用核酸と選択的に結合していること
を特徴とする微細構造物。 - 【請求項２】前記特異的結合は、ワトソン・クリック型
の塩基対生成による特異的結合であることを特徴とする
請求項１に記載の微細構造物。 - 【請求項３】ワトソン・クリック型の塩基対生成による
前記特異的結合は、変性処理により足場用核酸の所定部
位の２本鎖を部分的にほどいて形成した核酸塩基配列と
中間結合部材（核酸断片）の核酸塩基配列との間におい
て形成されていることを特徴とする請求項２に記載の微
細構造物。 - 【請求項４】ワトソン・クリック型の塩基対生成による
前記特異的結合は、足場用核酸の所定部位を１本鎖の構
造にすることによって形成した核酸塩基配列と中間結合
部材（核酸断片）の核酸塩基配列との間において形成さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の微細構造
物。 - 【請求項５】前記特異的結合がフッグスティーン型の塩
基対生成による特異的結合であることを特徴とする請求
項１に記載の微細構造物。 - 【請求項６】所定部位に特定の核酸塩基配列を配設した
足場用核酸と、蛋白質及びポリペプチドを含む群から選
択された高分子化合物からなる中間結合部材と、当該中
間結合部材によって保持された機能性物質からなり、前
記中間結合部材は、足場用核酸が有する前記核酸塩基配
列との間においてのみ特異的結合を形成するような固有
の組成を保有するものであり、かつ、当該特異的結合を
介して足場用核酸と選択的に結合していることを特徴と
する微細構造物。 - 【請求項７】前記中間結合部材は、機能性物質としても
機能するものであることを特徴とする請求項６に記載の
微細構造物。 - 【請求項８】前記特異的結合が少なくとも７塩基以上の
塩基配列によるものであることを特徴とする請求項１〜
請求項７のいずれか一に記載の微細構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045294A JPH07215991A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 微細構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045294A JPH07215991A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 微細構造物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07215991A true JPH07215991A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11750542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1045294A Pending JPH07215991A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 微細構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07215991A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100343161C (zh) * | 2002-08-08 | 2007-10-17 | 索尼德国有限责任公司 | 纳米线交叉结构的制备方法 |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP1045294A patent/JPH07215991A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100343161C (zh) * | 2002-08-08 | 2007-10-17 | 索尼德国有限责任公司 | 纳米线交叉结构的制备方法 |
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