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核酸上を一次元的に動く分子マシンの開発

Publicly Offered Research

Project AreaDevelopment of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
Project/Area Number 15H00793
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

鬼塚 和光  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00707961)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
KeywordsDNA / 貫通構造 / 分子マシン / 人工核酸 / 機能性核酸 / 擬ロタキサン / DNAナノテクノロジー / 反応性核酸
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、標的核酸に対して貫通構造体を自発的に構築し、さらにその分子の動きを制御可能な人工核酸の開発を目指した。前年度までに我々は、2種類の方法、化学反応を利用する方法とスリッピングによる方法で貫通構造体を高効率、高収率で形成することに成功し、70℃以上の高温条件下では環状化した人工核酸を動かすことにも成功していた。
本年度では、前年度までに確立した基礎技術を発展させ、37℃の条件下でも動的挙動が可能な人工核酸の開発に取り組んだ。具体的には、環状化する際にできる環状外部のテイル鎖の根元に光切断可能なo-ニトロベンジル基を修飾したリンカーを挿入した新しい人工核酸pcDNAを合成した。このpcDNAを用いてまず貫通構造体形成を試みたところ、期待通りの収率・効率で形成反応が進行した。続いてその構造体に365 nmの光を5分間照射することで、環状化したpcDNAの二つのテイル鎖を切断した。これにより、期待通り環状化核酸の熱的安定性を著しく低下させることができ、標的核酸から解離させることに成功した。さらに、光照射後、もう一度pcDNAを作用させたところ、再度貫通構造体を形成できたことから、この環状化核酸は光により標的DNA上を動いていることが示された。このような機能を持つ分子は核酸上を一次元的に動く光駆動型の分子マシンということができ、当初の目標を達成することができた。本研究で開発した基盤技術はさらに発展させることで、分子メモリーや分子ロボットの記憶に関するシステムへ展開できると考えている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Synthesis of native-like crosslinked duplex RNA and study of its properties2017

    • Author(s)
      Kazumitsu Onizuka, Madoka E. Hazemi, Justin M. Thomas, Leanna R. Monteleone, Ken Yamada, Shuhei Imoto, Peter Beal, Fumi Nagatsugi
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem.

      Volume: 25 Issue: 7 Pages: 2191-2199

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2017.02.034

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pseudorotaxane formation via the slippage process with chemically-cyclized oligonucleotides2017

    • Author(s)
      Kazumitsu Onizuka, Tomoko Chikuni, Takuya Amemiya, Takuya Miyashita, Kyoko Onizuka, Hiroshi Abe, Fumi Nagatsugi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Res.

      Volume: 印刷中 Issue: 9 Pages: 5036-5047

    • DOI

      10.1093/nar/gkx265

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 環状化核酸を用いたスリッピングによる擬ロタキサン構造形成メカニズム研究2017

    • Author(s)
      鬼塚 和光, 千国 友子, 宮下 卓也, 永次 史
    • Organizer
      日本薬学会 第137年会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanistic study of pseudorotaxane formation via the slipping process targeting on nucleic acids2017

    • Author(s)
      鬼塚 和光, 千国 友子, 宮下 卓也, 永次 史
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應大学(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 翻訳制御を指向した擬ロタキサン形成オリゴ核酸の開発2016

    • Author(s)
      鬼塚 和光, 宮下 卓也, 永次 史
    • Organizer
      第2回日本核酸医薬学会年会
    • Place of Presentation
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • Year and Date
      2016-11-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural optimization of pseudorotaxane-forming oligoDNA targeting on nucleic acids2016

    • Author(s)
      K. Onizuka, T. Miyashita, F. Nagatsugi
    • Organizer
      The 43th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2016-09-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 標的核酸に対して自発的に擬ロタキサン構造を形成する人工核酸の開発2016

    • Author(s)
      鬼塚 和光, 宮下 卓也, 永次 史
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 核酸を標的とした擬ロタキサン形成オリゴ核酸の構造最適化2016

    • Author(s)
      鬼塚 和光、宮下 卓也、雨宮 拓哉、永次 史
    • Organizer
      日本薬学会第136年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜)
    • Year and Date
      2016-03-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 核酸標的擬ロタキサン形成オリゴDNAの構造最適化2016

    • Author(s)
      宮下 卓也、鬼塚 和光、永次 史
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス(京都)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of pseudorotaxane formation methods targeting on nucleic acids2015

    • Author(s)
      Kazumitsu Onizuka, Yoshihiro Ito, Hiroshi Abe, Fumi Nagatsugi
    • Organizer
      Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      ハワイ(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pseudorotaxane formation via slipping process targeting on nucleic acids2015

    • Author(s)
      Kazumitsu Onizuka, Takuya Miyashita , Fumi Nagatsugi
    • Organizer
      The 42th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      イーグレ姫路(姫路)
    • Year and Date
      2015-09-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 核酸を標的とした擬ロタキサン形成オリゴDNAの構造最適化2015

    • Author(s)
      宮下 卓也, 鬼塚 和光, 永次 史
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 永次研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nagatsugi/index.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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