簡便なタンパク質構造解析に向けた規則配列化のためのDNA規則的多孔構造創製
Project/Area Number |
19K22103
|
Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
|
Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)
|
Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
|
Keywords | DNA / コロイド結晶成長 / X線小角散乱 / 自己集合 / 自己組織化 / ナノ粒子 / 多孔構造 / コロイド結晶 / 結晶 / 構造解析 |
Outline of Research at the Start |
本研究は、タンパク質立体構造解析の簡便化に向けたタンパク分子規則配列化のためのDNA規則的多孔構造(DNA結晶スポンジ)の創製を目的とする。これにより、従来のタンパク質立体構造解析においてボトルネックとなっている網羅的実験が必要な「タンパク結晶化」を介することなく立体構造解析を可能にするための新手法の開発を目指す。従来のDNAナノ構造体設計法(DNAタイル、DNAオリガミ)とは異なる「DNA修飾ナノ粒子超格子(DNA-NP)の結晶化機構を模した設計法」でDNA結晶スポンジを実現する狙いである。
|
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、タンパク分子を簡便に規則配列させるためのDNA結晶スポンジ(DNA規則的多孔構造)をデザインし、作製している。昨年に引き続き、DNA修飾ナノ粒子結晶を用いて、スポンジ機能を持つ結晶作製に取り組んだ。タンパク分子などのゲスト分子の取り込み効率を向上させるため、格子定数が大きい結晶作製にこれまで取り組んできたが、2022年度はDNA配列及び結晶化溶液の組成等の結晶成長条件を最適化することにより、結晶内のタンパク分子取り込みサイト(空隙)の大きさを約73nm程度まで大きくすることに成功した。 また、封入したい分子と相互作用を持つ部位を予め結晶内に導入しておくことで、溶液内で混合するだけでゲスト分子を取り込めることを示した。具体的には、予めビオチン分子を修飾した合成DNAを用いてDNAナノ粒子結晶を作製することで、ストレプトアビジン-ビオチン相互作用により、ストレプトアビジン分子を封入することに成功した。その他、作製した結晶に細胞内でゲノム編集を行うCas9タンパクを封入することにも成功した。 DNAナノ粒子結晶を高品質に作製するためには、混合する分子の当量比が非常に重要であるが、DNA低吸着チューブやチップ等、DNA実験関連の消耗品の欠品が長期にわたり発生しており、代替品を使用しなければならない状況であったが、実験手法を工夫することにより成果をあげ、論文発表(Soft Matter, 18, 6954-6964, 2022)も行うことができた。
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
DNA実験関連の消耗品の欠品が長期にわたり続いており、代替品を利用する他方法がなかったが、実験プロトコルの変更及び研究計画の変更等により柔軟に対応し、成果をあげられたため。
|
Strategy for Future Research Activity |
DNAナノ粒子結晶と封入したいゲスト分子間に様々な相互作用を持たせることで、様々な分子を封入できることを示してきた。今後は、結晶サイズが決まればゲスト分子封入のための空隙の数も決まるという結晶の特性を生かし、封入分子の分子量を見積もることができる技術を目指す。更に、オイルの中に生成した結晶化溶液の液滴内で結晶化を行うことで、結晶サイズを制御することに取り組む。ゲスト分子の封入効率を上げて、更に結晶サイズの制御も可能となれば、封入分子の分子量もより正確に見積もることができるようになる。
|
Report
(4 results)
Research Products
(21 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Controlling Protein Crystallization in Nanoliter Droplets Treated by Electrically Induced Microbubbles2021
Author(s)
Naotomo Tottori, Azusa Takao, Akiho Hirao, Akira Shinod, Akiyoshi Nakamura,Yusuke Yamada, Maasa Yokomori, Miho Tagawa, Shigeo S. Sugano, Shinya Sakuma, Yoko Yamanishi
Organizer
MicroTAS2021
Related Report
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-