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ブロック共重合体が誘起するDNAの規則的断片化に基づくDNAの凝縮構造解析

Research Project

Project/Area Number 17685009
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

長田 健介  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 特任講師 (10396947)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥28,080,000 (Direct Cost: ¥21,600,000、Indirect Cost: ¥6,480,000)
Fiscal Year 2007: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2006: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2005: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Keywords高分子構造・物 / 核酸 / DNA凝縮 / 酵素反応 / DNAの折りたたみ構造 / 高分子構造・物性
Research Abstract

DNAとして遺伝子工学の礎である環状、超らせん構造で特徴づけられるプラスミドDNAを選択し、特に生体反応の場であり、かつDNAの剛直性が発現するナノスケールでのDNAの折りたたみに焦点を当てた。プラスミドDNAの凝縮はそのトポロジカルな制約により直鎖状DNAの凝縮とは異なる複雑な経路をとることが予想され、それ故これまでの知見は凝縮形態観察の域を出ていない。プラスミドDNAの凝縮過程の理解は、トポロジーの制約の中でいかに剛直な鎖を折りたたむか、トポロジーがなぜ存在するのかという科学的・生物学的興味とともに、DNAを凝縮状態で送達し、目的細胞へ遺伝子を導入、発現させるという遺伝子送達技術の確立のためにも非常に重要な命題である。単一のプラスミドDNA凝縮を取り出すため、カチオン性セグメントと親水性セグメントからなるブロック共重合体poly(ethylene glycol)-b-poly(L-lysine),PEG-PLL(PEG:Mw12000,PLL:DP15、20,40,70)を用い、両者の自己会合により形成される高分子ミセルをDNA凝縮の観測系として用いた。これによりこれまで多分子間相互作用ゆえに扱うことが出来なかったDNA凝縮に対して、化学量論比を含めた広い電荷比にわたって詳細に観察可能とする系を確立した。これを用いプラスミドDNAの凝縮を詳細に検討し以下の知見を得た。特定の凝縮度(化学量論比近傍)においてプラスミドDNAの長さ、種類とは関係なくDNAの規則的な位置に二重らせんの解離が誘起されることを明らかにし、DNAの凝縮機構に普遍的な法則があることを見出した。一方においては凝縮度の高いプラスミドDNAの二重らせん構造は非特異的な箇所において不安定化されていることを見出した。DNAの凝縮形態はポリカチオンとDNAとの電荷比、ポリカチオン鎖長によりロッド状、トロイド状、球状と制御できることを見出した。さらに、これらの形態をとるメカニズムを解析し、一連の折り畳み凝縮機序で説明できることを示した。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2008 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Self-Assembled Encapsulation of Myoglobin into PEGylated Polyion Complex Vesicles (PICsomes) Made from a Pair of Oppositely Charged Block lonomers:A Physiologically Available Oxygen Carrier.2007

    • Author(s)
      A. Kishimura, A. Koide, K. Osada, Y. Yamasaki, K. Kataoka
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed. Engl 46

      Pages: 6085-6088

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermally reversible distortion observed for monodomain nematic elastomer of cross-linked main-chain polyester2007

    • Author(s)
      M. Tokita, H. Tagawa, R. Ishige, K. Osada, J. Watanabe
    • Journal Title

      Mol. Cryst. Liq. Cryst. 465

      Pages: 193-202

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Semipermeable polymer vesicle (PICsome) self-assembled in aqueous medium from a pair of oppositely charged block copolymers : physiologically stable micro-/nano-containers of water-soluble macromolecules.2006

    • Author(s)
      A.Koide, A.Kishimura, K.Osada, W.-D.Jang, Y.Yamasaki, K.Kataoka
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc. 128

      Pages: 5988-5988

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Drug and gene delivery based on supramolecular assembly of PEG-polypeptide hybrid block copolymers.2006

    • Author(s)
      K.Osada, K.Kataoka
    • Journal Title

      Advances in Polymer Science 202

      Pages: 113-113

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] A synthetic block copolymer regulates S1 nuclease fragmentation of supercoiled plasmid DNA.2005

    • Author(s)
      K.Osada, Y.Yamasaki, S.Katayose, K.Kataoka
    • Journal Title

      Angewandte.Chemie.International.Edition. 44

      Pages: 3544-3544

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Drug and gene delivery based on supramolecular assembly of PEG-polypeptide hybrid block copolymers.

    • Author(s)
      K.Osada, K.Kataoka
    • Journal Title

      Advances in Polymer Science (印刷中)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] PEG-ポリリシンブロック共重合体が誘起するプラスミドDNAの規則的断片化からみるプラスミドDNAの凝縮機序2008

    • Author(s)
      長田健介・小林大悟・大島弘樹・塩谷知範・長田健介・山崎祐一・片岡一則
    • Organizer
      ゲル研究討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-01-16
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Programmed folding in plasmid DNA condensation induced by PEG-PLL block copolymer.2007

    • Author(s)
      Kensuke OSADA, Motoyoshi DOI, Tomonori SHIOTANI, Daigo KOBAYASHI, Hiroki OSHIMA, Yuichi YAMASAKI, Kazunori KATAOKA
    • Organizer
      The 10th pacific polymer conference
    • Place of Presentation
      Kobe
    • Year and Date
      2007-12-05
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] PEG-PLysブロック共重合体による高分子ミセル型遺伝子ベクター〜カチオン重合度、電荷比による凝縮形態の制御2007

    • Author(s)
      長田健介 塩谷知範 小林大悟 土井元良 山崎裕一 片岡一則
    • Organizer
      バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2007-11-26
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] PEG-PLLブロック共重合体により誘起されるプラスミドDNAの折り畳み機序2007

    • Author(s)
      長田健介 土井元良 塩谷知範 小林大悟 山崎裕一 片岡一則
    • Organizer
      第57回高分子討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-19
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  • [Presentation] Programmed Folding in plasmid DNA Condensation induced by PEG-polycatiomer2007

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      Kensuke Osada, Kazunori Kataoka
    • Organizer
      GelSympo2007
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2007-08-06
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] プラスミドDNAのフォールディング機序〜PEG-PLLブロック共重合体により誘起されるプラスミドDNAの規則的断片化から〜2007

    • Author(s)
      長田健介 土井元良 塩谷知範 小林大悟 山崎裕一 片岡一則
    • Organizer
      バイオ高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-07-30
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] PEG-PLLブロック共重合体により誘起されるプラスミドDNAの規則的断片化(プラスミドDNAのフォールディング機構)2007

    • Author(s)
      長田健介 土井元良 塩谷知範 小林大悟 山崎裕一 片岡一則
    • Organizer
      第56回高分子年次大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2007-05-29
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      2007 Annual Research Report
  • [Book] 自己組織化ナノマテリアル フロントランナー85人が語るナノテクノロジーの新潮流2007

    • Author(s)
      国武豊喜 編集
    • Total Pages
      392
    • Publisher
      フロンティア出版
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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