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DNA・ナノメタル自己組織化融合マテリアルの開発と機能開拓

Publicly Offered Research

Project AreaFusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
Project/Area Number 25107734
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 InstitutionKansai University

Principal Investigator

大矢 裕一  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
KeywordsDNA / 金ナノ粒子 / DNAオリガミ / ナノテクノロジー / プラズモン共鳴 / プラズモン
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、DNAの自己組織化能を利用した動的構造を有するDNAオリガミナノ構造体と金ナノ粒子(AuNP)等のナノメタルとを融合し、新規な機能を発現するナノ材料の構築を試みた。
(1)DNAペンチ-金ナノ粒子融合マテリアル
DNA origamiの手法を用いて、種々の分子を認識してクロス、パラレル、アンチパラレルの3つの状態に形態変化するDNAペンチ(DNA plier)を作成した。その形態変化のためにレバー部に導入する認識用のDNAの配列プログラムを新規設計し、これまでに達成できていなかったパラレルとアンチパラレルの間でのダイレクトな形態変化を引き起こすことに成功した。続いて、AuNPのDNAペンチ上への固定化を試みた。レバー部に相補的DNA間の結合を利用してDNA修飾(AuNP)を結合させた。結合後に透過型電子顕微鏡で観察を行ったところ、設計通りにペンチの形状にAuNPが5個ずつ2列に並んだものが観察され、DNAペンチ上にAuNPが結合されていることが示唆された。
(2)DNA origami box-金ナノ粒子融合マテリアル
DNA origami boxは各辺の山折り谷折りを厳密に制御することにより、箱の内側と外側を完全に規定でき、開いた状態 (OM) と閉じた状態 (CM) 間で可逆的に形態を変化させることも可能である。本研究では、DNA origami box 内部へのAuNP内包についても検討を加えた。相補的DNA間の結合を利用してbox内面にDNA修飾(AuNP)を結合させた。導入後にアガロースゲル電気泳動により精製し、原子間力顕微鏡および透過型電子顕微鏡で観察を行ったところ、設計どおりにAuNPが1個内包されていることが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (30 results)

  • [Journal Article] Encapsulation of a gold nanoparticle in a DNA origami container,2015

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya, Masafumi Kaino, Mirai Hashizume, Kazuki Matsumoto, Takeaki Uehara, Yasutaka Matsuo, Hideyuki Mitomo, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro and Yuichi Ohya
    • Journal Title

      Polymer J.

      Volume: 47 Issue: 2 Pages: 177-182

    • DOI

      10.1038/pj.2014.128

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  • [Journal Article] Nanomechanical DNA Origami pH Sensors2014

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya, Ryosuke Watanabe, Yusei Yamanaka, Takuya Tamaki, Masafumi Kaino, and Yuichi Ohya
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 14 Issue: 10 Pages: 19329-19335

    • DOI

      10.3390/s141019329

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Precise structure control of three-state nanomechanical DNA origami devices2014

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya, Ryosuke Watanabe, Mirai Hashizume, Masafumi Kaino, Shinya Minamida, Koji Kameda, Yuichi Ohya
    • Journal Title

      Methods

      Volume: in press Issue: 2 Pages: 637-664

    • DOI

      10.1016/j.ymeth.2013.11.003

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanomechanical Molecular Devices made of DNA Origami2014

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya, Yuichi Ohya
    • Journal Title

      Accounts of Chemical Research

      Volume: 47 Issue: 6 Pages: 1742-1749

    • DOI

      10.1021/ar400328v

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    • Author(s)
      Akinori Kuzuya
    • Organizer
      The 41st International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      Kitakyushu International Conference Center (Kitakyushu, Fukuoka)
    • Year and Date
      2014-11-05 – 2014-11-07
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      Yuichi Ohya
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      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      University of Tokyo (Tokyo, Japan)
    • Year and Date
      2014-11-02 – 2014-11-04
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      大矢裕一
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県)
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
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      渡邉亮介
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県)
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
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  • [Presentation] 剛直なナノメカニカルDNA Origamiデバイスのアロステリック制御2014

    • Author(s)
      渡邉亮介
    • Organizer
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
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    • Author(s)
      Akinori Kuzuya
    • Organizer
      XXI Round Table on Nucleosides”, Nucleotides and Nucleic Acids
    • Place of Presentation
      Poznan University of Technology (Poznan, Poland)
    • Year and Date
      2014-08-24 – 2014-08-28
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    • Author(s)
      Akinori Kuzuya
    • Organizer
      The 20th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
    • Place of Presentation
      Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • Year and Date
      2014-08-22 – 2014-08-26
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Rigid Nanomechanical DNA Origami Devices for Efficient Detection of Biomolecules2014

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya
    • Organizer
      9th International Symposium in Science and Technology at Cheng Shiu University 2014
    • Place of Presentation
      Cheng Shiu University (Kaohsiung, Taiwan)
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-20
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  • [Presentation] DNAオリガミの構造変化を利用した分子内スタッキング相互作用の定量評価2014

    • Author(s)
      葛谷明紀
    • Organizer
      第24回バイオ・高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2014-07-24 – 2014-07-25
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 箱型3 次元DNA オリガミ構造体のナノコンテナへの応用展開2014

    • Author(s)
      戒能誠史
    • Organizer
      第24回バイオ・高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2014-07-24 – 2014-07-25
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Nanomechanical DNA Origami Devices for Single-Molecule Detection of Biomolecules2014

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya
    • Organizer
      The 5th Research Symposium on Petrochemical and Materials Technology and The 20th PPC Symposium on Petroleum, Ptrochemicals, and Polymers
    • Place of Presentation
      Sirikit National Convention Center (Bangkok, Thailand)
    • Year and Date
      2014-04-22
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 剛直なレバーな部分からなるナノメカニカル DNA Origamiデバイスの開発2014

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      渡邉亮介
    • Organizer
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      名古屋大学(愛知県)
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  • [Presentation] ナノメカニカルDNA Oigamiデバイスにおける駆動点に適した構造の探索2014

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      浅野嵐
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAオリガミを複合化したトポロジカル分子デバイスの構築2014

    • Author(s)
      戒能誠史
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
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      名古屋大学(愛知県)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Precise Structure Control of Three-State Nanomechanical DNA Origami Devices2013

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      Akinori Kuzuya
    • Organizer
      8th International Symposium in Science and Technology at Kansai University 2013
    • Place of Presentation
      Kansai University(Osaka, Japan)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Preparation of Molecular Shuttle by DNA Origami Complexation2013

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      Masafumi Kaino
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      8th International Symposium in Science and Technology at Kansai University 2013
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      Kansai University(Osaka, Japan)
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  • [Presentation] Precise Structure Switching of Three-State Nanomechanical DNA Origami Devices2013

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      Akinori Kuzuya
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      The 19th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
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      Arizona State University(Arizona, USA)
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  • [Presentation] Precise Structure Control of Nanomechanical DNA Origami Devices2013

    • Author(s)
      Akinori Kuzuya
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      The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
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      Kanagawa University(Kanagawa, Japan)
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      Masafumi Kaino
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      The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      Kanagawa University(Kanagawa, Japan)
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      戒能誠史
    • Organizer
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      第59回高分子研究発表(神戸)
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      兵庫県民会館(兵庫県)
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      第59回高分子研究発表(神戸)
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      兵庫県民会館(兵庫県)
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      戒能誠史
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      葛谷明紀
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      第23回バイオ・高分子シンポジウム
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      東京工業大学(東京都)
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      葛谷明紀
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      金沢大学(石川県)
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  • [Presentation] DNA二重らせんの放射状配列化による円盤状DNAナノ構造体の構築2013

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      戒能誠史
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      金沢大学(石川県)
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  • [Presentation] 配列プログラミングによるナノメカニカルDNAオリガミデバイスの厳密な構造制御2013

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      葛谷明紀
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      名古屋大学(愛知県)
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      渡邉亮介
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      名古屋大学(愛知県)
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  • [Presentation] DNAオリガミ構造体の選択的被覆による分子シャトルの構築2013

    • Author(s)
      戒能誠史
    • Organizer
      第3回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
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      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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