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一本鎖核酸をトリガーとする生体分子モータースイッチングシステムの開発

Publicly Offered Research

Project AreaDevelopment of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
Project/Area Number 15H00801
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 InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

庄田 耕一郎  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (00401216)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsリポソーム / アルキル修飾DNA / 油中水滴界面通過法 / DNA固相合成 / 形態変化 / 分子スイッチ / 脂質-核酸コンジュゲート / 分子モーター / 脂質-DNAコンジュゲート / 長鎖アルキル置換デオキシウリジン / 生体分子モーター / ATP / 巨大一枚膜リポソーム / Sonogashira反応
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、生体分子モーターのエネルギー源(ATP等の小分子)を、一本鎖DNA依存的にリポソームから放出することで生体分子モーターを起動する、新規分子システムの開発である。そのために設計した鍵分子は、ピリミジン塩基部5位を長鎖アルキル基で修飾したオリゴ核酸である。種々合成を検討した結果、パラジウム触媒を用いた園頭反応を用いて、アルキン基を介してC12のアルキル基をピリミジン塩基部5位に導入することに成功した。またその新規ヌクレオシドをアミダイトユニットに誘導し、これを用いて新規アルキル修飾オリゴ核酸の合成にも成功した。このオリゴ核酸は、アルキル修飾ヌクレオシドを4ヶ所に導入した、鎖長19のDNAオリゴマーである。このDNAオリゴマーを得るため、オリゴDNA受託合成会社のファスマック(神奈川県・相模原市)に当該アミダイトを直接持ち込み、全自動固相合成機で合成を依頼し、HPLCで精製し、そのものを得た。
合成されたアルキル修飾DNAオリゴマーをリポソーム外膜上に導入するため、油中水滴界面通過法(遠心沈降法)を用いてリポソームを生成する際に工夫をした。油-バッファー界面上に、新規アルキル修飾DNAオリゴマーを吸着させた後、遠心力を与えてw/oエマルション中の水滴を通過させた。
このようにして得られたリポソームサンプルに対し、新規アルキル修飾DNAオリゴマーに対する相補DNAを外部から添加した結果、球形のリポソームから、連結した二つの球に形態変化し、体積が減ずることを光学顕微鏡で直接観察した。この体積差に相当する内容物質が、リポソーム外部に漏出したと考えられる。この結果、研究の目的は原理的に達成されたと考えられる。

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

    (7 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] A method of gentle hydration to prepare oil-free giant unilamellar vesicles that can confine enzymatic reactions2015

    • Author(s)
      K. Shohda, K. Takahashi, and A. Suyama,
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Rep.

      Volume: 3 Pages: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2015.07.005

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] アルキル鎖修飾オリゴ核酸によるリポソームの形態変化2017

    • Author(s)
      庄田耕一郎、陶山明
    • Organizer
      日本化学会年会
    • Place of Presentation
      慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a DNA computer-based gene-regulatory system encapsulated in a giant unilamellar vesicle2016

    • Author(s)
      庄田耕一郎、西片享、車兪澈、陶山明
    • Organizer
      日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] GUV 内の発現制御モジュールの外部シグナルによる制御2015

    • Author(s)
      西片亨, 庄田耕一郎, 車兪澈, 陶山明
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会 8.0
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-11-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ベシクル内の無細胞タンパク質合成系で動作する核酸転写因子を用いた2015

    • Author(s)
      庄田 耕一郎, 西片 享, 車 兪澈, 陶山 明
    • Organizer
      第10回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      理化学研究所 横浜キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2015-10-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a DNA computer-based gene-regulatory system confined in a giant unilamellar vesicle for synthetic biology research2015

    • Author(s)
      Koh-ichiroh Shohda, Toru Nishikata, Yutetsu Kuruma, Akira Suyma
    • Organizer
      第53回 日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Book] 人工細胞の創製とその応用(RNAを転写因子とする人工遺伝子回路の創製)2017

    • Author(s)
      庄田耕一郎、陶山明(植田充美監修)
    • Total Pages
      215
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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

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