マイクロ流体デバイスを用いたクロマチンファイバーの個別操作・動態解明

• Project Area: The physicochemical field for genetic activities
• Project/Area Number: 23114704
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小穴 英廣 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20314172)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ゲノム / バイオテクノロジー / ナノバイオ / マイクロ・ナノデバイス

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題においては、蛍光顕微鏡下、溶液組成制御が可能なマイクロ流体デバイス内で、分裂酵母スフェロプラストから単離した全長100 μm を超える長大なクロマチンファイバーをインタクトな状態で個別操作し、周囲の溶液環境変化に応答したクロマチンファイバー高次構造変化を逐次的に調べることで、階層的な高次構造間の動態を、ファイバーに沿った空間的位置情報も含めて明らかにすることを目的としている。そしてこの目的達成のため、マイクロ流体デバイスの設計・開発から行い、汎用的な研究手段の一つに発展させることも視野に入れて研究をおこなっている。本年度は前年度に開発した「クロマチンファイバー上のタンパク（ヒストンまたはヒストン-蛍光タンパク質）に対する抗体をマイクロビーズ表面に修飾し、これを光ピンセット操作する事で、マイクロ流体デバイス中でスフェロプラストから単離したクロマチンファイバーを捕捉・搬送する技術」を更に発展させ、単離したクロマチンファイバーをこの光駆動マイクロツールにより操作し、マイクロ流体デバイスの主流路内に設置した微小構造体に、基板から浮かせた状態で固定することを達成した。そして、この流路内に固定したクロマチンファイバーに対して免疫染色実験を行い、マイクロ流体デバイス内で個々のクロマチンファイバーに対して免疫染色が可能であることを実証した。以上から、個々の細胞から単離したクロマチンファイバーを断片化させることなく取り扱い、個々のクロマチンファイバーに対する免疫染色実験を逐次的に行うのに、マイクロ流体デバイスを用いた実験法が非常に有望である事を実証した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Optical sequence probing with the homologous recombination protein RecA (2012)
  • Author(s): Yuji Kimura, Yuya Goto, Hidehiro Oana, Masao Washizu
  • Journal Title: Journal of Biotechnology Volume: 164 Issue: 2 Pages: 254-259
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2012.08.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Folding dynamics of tethered giant DNA under strong flow (2011)
  • Author(s): Takuya Saito, et al
  • Journal Title: J.Chem.Phys. Volume: 135 Issue: 15 Pages: 154901-5
  • DOI: 10.1063/1.3652957
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 顕微鏡下・マイクロ流体デバイス中におけるクロマチンファイバー単離・単分子レベル生化学実験技術の開発 (2012)
  • Author(s): 小穴英廣
  • Organizer: 第30 回 染色体ワークショップ および 第 11 回 核ダイナミクス研究会 （共催）
  • Place of Presentation: 兵庫県 淡路市 淡路夢舞台
  • Year and Date: 2012-12-21
• [Presentation] REAL-TIME FISH USING OPTICALLY-DRIVEN MICROSPHERES FUNCTIONALIZED BY THE HOMOLOGOUS RECOMBINATION PROTEIN, RecA (2012)
  • Author(s): Hidehiro Oana
  • Organizer: 6th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • Place of Presentation: 沖縄県 宜野湾市 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2012-10-29
• [Presentation] 相同組換えタンパクを用いた特定塩基配列探索技術の開発 (2012)
  • Author(s): 小穴英廣
  • Organizer: 第25回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
  • Place of Presentation: 熊本県 熊本市 崇城大学
  • Year and Date: 2012-05-18
• [Presentation] マイクロ流体デバイス内における細胞からのクロマチンファイバー単離と解きほぐし (2012)
  • Author(s): 小穴英廣, 他
  • Organizer: 第24回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 大阪府豊中市(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-07
• [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いた細胞からのクロマチンファイバー単離と高次構造制御 (2011)
  • Author(s): 小穴英廣, 他
  • Organizer: 第24回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
  • Place of Presentation: 大阪府堺市
  • Year and Date: 2011-11-17