塩基配列の設計

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塩基配列の設計

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/17 19:41 UTC 版)

「DNAナノテクノロジー」の記事における「塩基配列の設計」の解説

詳細は「核酸の設計」を参照 いずれかのアプローチによって標的複合体の二次構造を設計した後は、それを実現する具体的なヌクレオチド配列を考えなければならない。構成鎖が結合して求める立体配座となるように鎖に対して核酸塩基配列を割り当るプロセスが核酸設計である。配列の設計では、標的構造がエネルギー的に最低で熱力学的に最も有利になり、アセンブルに誤りが生じた場合はエネルギーが高く不利になることを狙うのがほとんどである。実際に設計を行うには、sequence symmetry minimization 法などの単純で高速な発見的手法のほか、計算量が多く時間がかかるが正確な方法として、最近接塩基対の熱力学的モデル（Nearest-neighbor法）を正面から扱うやり方がある。幾何学的モデルを用いてナノ構造の三次構造を検査し、複合体に過度のひずみが生じていないか確かめることもある。 核酸設計の戦略はタンパク質の設計と似ている。いずれの場合も、求める標的構造が有利となり、ほかの構造が不利となるようにモノマー配列の設計が行われる。核酸設計では構造のエネルギー的な有利不利を予測するには単純な塩基対合則だけを考慮すれば十分であり、構造全体の3次元的な折りたたみについての細かい情報は不要であるため、計算の容易さという点でタンパク質の設計に勝っている。このため単純な発見的手法を用いてロバストなデザインを実験的に得ることが可能になる。ただし、核酸構造はタンパク質と比べて機能の多様性では劣る。タンパク質は折りたたみによって複雑な構造を作る能力が高く、また核酸が4種のヌクレオチドのみからなり化学的な多様性が低いのに対してタンパク質では20種のタンパク質構成アミノ酸を用いることができる。