| Project/Area Number |
22K17991
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
Sato Yusuke 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60830560)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | DNAナノテクノロジー / ナノポア / 脂質膜 / リポソーム / 人工細胞 / 分子ロボット / 自己集合 / 分子ロボティクス |
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| Outline of Research at the Start |
分子ロボットや人工細胞の筐体として用いられる脂質二分子膜小胞に，外部環境との物質のやり取りのためのナノポア構造を実装する必要がある．しかし，従来の方法では低効率でしかナノポアを実装することができない．本研究では，膜貫通した2本鎖DNAを機能するその場で自己集合させ，脂質膜に効率よくナノポアを実装する．構造と情報が一体となっているDNA分子を用いて自己集合パターンを分子自身にプログラムし，様々な孔径のナノポアを脂質膜小胞に実装する方法を確立する．以上を通して，脂質膜中での自己集合により機能するDNA分子デバイス開発を大きく進展させることを目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
We designed multiple DNA double helices with sticky ends to self-assemble into a nanopore structure. In our experiments, we confirmed that DNA double helices modified with hydrophobic molecules localized on the surface of cell-sized lipid vesicles and penetrated the membrane. These DNAs successfully hybridized with each other on the membrane. Additionally, we observed a change in the lateral diffusion velocity of the DNA molecules before and after hybridization. Furthermore, our results suggest that six different types of membrane-penetrating DNA could form nanopores on the lipid membrane. We also developed a new method to purify hydrophobic molecule-modified DNA nanostructures.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
細胞は物質である生体分子が自己集合・自己組織化を通して機能的な分子システムへと組み上がることで構成されている．本研究で得られた成果は，機能を持たない単量体の集合が機能的状態を創り出すための手がかりとなる可能性が期待できる．また，生体分子ナノポアはセンシングなどの工学的応用が期待されており，本研究成果は高度なセンシングデバイスを構築するための基盤技術としての発展が期待できる．
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