DNAを相互作用素子として細胞様運動する人工システムの構築

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102518
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 神谷 由紀子 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 講師 (00527947)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: DNA / 光応答性 / 細胞様運動 / 人工核酸 / アゾベンゼン / 二重鎖の形成と解離

Outline of Annual Research Achievements

細胞遊走や細胞運動の推進力はタンパク質や糖鎖の大規模な結合解離に基づいている。本研究ではこのような生命現象を再現するような人工システムを、DNAの超分子性を利用して再現することを通じて、生命分子の秩序形成における設計原理・作動原理を理解したいと考えている。具体的にはDNAの結合・解離を制御するために、DNAに光応答性分子アゾベンゼン及びその誘導体を導入した光応答性DNAを調製し、細胞モデルであるリポソームにこれを組み込み、細胞様運動するシステムのデザインを構築することを目標としている。
H27年度は光応答性繊維の構築に着手した。オーバハング型の二重鎖をユニットとし、オーバハング領域でユニット間が互いに相補的に結合することで連結するようなDNA繊維を設計した。そして、光応答性分子を連結領域に導入することで光応答性繊維の開発に成功した。これをリポソーム内に導入し、光照射を行った際の挙動を観察した。
一方で、H26年度の研究で課題となったDNAリポソームを固定するための基盤に関しては、ガラス表面に脂質膜を形成させることで解決することができた。これにより基盤上のDNAリポソームの挙動を観察することが可能になった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Terminus-free siRNA prepared by photo-crosslinking activated via slicing by Ago2 (2015)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Kazuki Iishiba, Tetsuya Doi, Kouki Tsuda, Hiromu Kashida, and Hiroyuki Asanuma
  • Journal Title: Biomater. Sci. Volume: 3 Issue: 12 Pages: 1534-1538
  • DOI: 10.1039/c5bm00231a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasensitive Molecular Beacon Designed with Totally Serinol Nucleic Acid (SNA) for Monitoring mRNA in Cells (2015)
  • Author(s): Keiji Murayama, Yukiko Kamiya, Hiromu Kashida, and Hiroyuki Asanuma
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 16 Issue: 9 Pages: 1298-1301
  • DOI: 10.1002/cbic.201500167
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular design of Cy3 derivative for highly sensitive in-stem molecular beacon and its application to the wash-free FISH (2015)
  • Author(s): H. Kashida, T. Osawa, K. Morimoto, Y. Kamiya, H. Asanuma
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Volume: 23 Issue: 8 Pages: 1758-1762
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2015.02.030
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthetic gene involving azobenzene-tethered T7 promoter for the photocontrol of gene expression by visible light (2015)
  • Author(s): Kamiya, Y.; Takagi, T.; Ooi, H.; Ito, H.; Liang, X.G.; Asanuma, H.
  • Journal Title: ACS Synth. Biol. Volume: - Issue: 4 Pages: 365-370
  • DOI: 10.1021/sb5001092
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly sensitive and robust linear probe for detection of mRNA in cells (2015)
  • Author(s): Asanuma, H.; Akahane, M.; Niwa, R.; Kashida, H.; Kamiya, Y.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 54 Issue: 14 Pages: 4315-4319
  • DOI: 10.1002/anie.201411000
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhancement of stability and activity of siRNA by terminal substitution with Serinol Nucleic Acid (SNA) (2014)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Junya Takai, Hiroshi Ito, Keiji Murayama, Hiromu Kashida, Hiroyuki Asanuma
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 15 Issue: 17 Pages: 2549-2555
  • DOI: 10.1002/cbic.201402369
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 2."De Novo Design of Functional Oligonucleotides with Acyclic Scaffolds" (2014)
  • Author(s): Asanuma, H.; Kashida, H.; Kamiya, Y.
  • Journal Title: Chem. Rec. Volume: 14 Issue: 6 Pages: 1055-1069
  • DOI: 10.1002/tcr.201402040
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light-driven DNA nanomachine with a photoresponsive molecular engine (2014)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Hiroyuki Asanuma
  • Journal Title: Acc. Chem. Res. Volume: - Issue: 6 Pages: 1663-1672
  • DOI: 10.1021/ar400308f
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ago2によるスライシングを介して活性化する架橋型siRNAの開発 (2016)
  • Author(s): 神谷由紀子, 飯柴一輝, 土居哲也, 樫田 啓, 浅沼浩之
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 非環状骨格を持つ人工核酸によるmiRNAを標的としたアンチセンス核酸の開発 (2016)
  • Author(s): 堂下裕香, 村山恵司, 樫田 啓, 神谷由紀子, 浅沼浩之
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Fluorescent monitoring of siRNA by modification with dye pairs in cell (2015)
  • Author(s): Y. Kamiya, A. Ito, and H. Asanuma
  • Organizer: Pacifichem2015
  • Place of Presentation: Honolulu
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fluorescent monitoring of intracellular trafficking of siRNA (2015)
  • Author(s): Yukiko Kamiya
  • Organizer: 9th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2015)
  • Place of Presentation: Mie
  • Year and Date: 2015-12-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 色素対導入型siRNAによる細胞内イメージング解析 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子、伊藤杏奈、浅沼浩之
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Development of photoresponsive microcapsule made by DNA (2015)
  • Author(s): Y. Kamiya, Y. Yamada, T. Muro, K. Matsuura, H. Asanuma
  • Organizer: International Symposium on EcoTopia Science (ISETS'15)
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2015-11-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 糖骨格を持たない人工核酸を用いたRNAi機構の理解と高性能siRNAの開発 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子
  • Organizer: 第13回 糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム －糖鎖研究と多領域との統合－
  • Place of Presentation: ウインク愛知
  • Year and Date: 2015-10-19
  • Invited
• [Presentation] Fluorescent imaging of intracellular trafficking of siRNA (2015)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Anna Ito, Hiroyuki Asanuma
  • Organizer: The 42nd International Symposium on Nucleic Acid Chemistry (ISNAC2015)
  • Place of Presentation: Himeji
  • Year and Date: 2015-09-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 酵素耐性能を持つ両末端架橋型siRNAの開発と活性化機構の解明 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子、飯柴一輝、土居哲也、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学 川内キャンパス)
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] 小分子RNAの細胞内イメージングを目指したFRET型プローブの開発 (2015)
  • Author(s): 神元 寛、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学 黒髪南地区キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 光クロスリンク法によるpre-miRNAとDicerの相互作用解析 (2015)
  • Author(s): 津田弘貴、吉田健司、土居哲也、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学 黒髪南地区キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] siRNAの活性化機構に着目した細胞内イメージング解析 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子、伊藤杏奈、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学 黒髪南地区キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 塩基修飾による新規人工核酸SNAの高機能化 (2015)
  • Author(s): 堂下裕香、村山恵司、神谷由紀子、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第153回東海高分子研究会講演会(夏季合宿)
  • Place of Presentation: サンパーク犬山
  • Year and Date: 2015-09-04
• [Presentation] 遺伝子発現制御を目指した可視光応答型DNAzymeの開発 (2015)
  • Author(s): 大威英晃、高木利樹、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第153回東海高分子研究会講演会(夏季合宿)
  • Place of Presentation: サンパーク犬山
  • Year and Date: 2015-09-04
• [Presentation] 非環状骨格を介した光応答性分子の導入による高機能核酸材料の開発 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 平成27年度生理学研究所研究会「膜システムの機能的・構造的統合」
  • Place of Presentation: 生理研研究所
  • Year and Date: 2015-09-01
• [Presentation] 両末端架橋型siRNAの開発と活性化機構の解析 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子、飯柴一輝、土居哲也、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第25回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東工大 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2015-07-23
• [Presentation] リニアプローブとPNAを組み合わせたストランド・インベーダーの開発 (2015)
  • Author(s): 丹羽理恵, 赤羽真理子, 神谷由紀子, 樫田 啓, 浅沼浩之
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 修飾アゾベンゼン導入型DNAzymeによる遺伝子発現の可視光制御 (2015)
  • Author(s): 大威英晃, 高木利樹, 神谷由紀子, 浅沼浩之
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 色素対導入型siRNAの開発と細胞内可視化解析 (2015)
  • Author(s): 神谷由紀子, 伊藤杏奈, 樫田 啓, 浅沼浩之
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 光応答性DNAデバイスを用いた遺伝子発現を制御する人工システムの開発 (2014)
  • Author(s): 神谷由紀子
  • Organizer: 国際高等研究所 研究プロジェクト「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」2014年度第1回研究会
  • Place of Presentation: 国際高等研究所
  • Year and Date: 2014-12-14 – 2014-12-15
  • Invited
• [Presentation] Photoregulation of gene expression with functional oligonucleotide involving azobenzene derivatives (2014)
  • Author(s): Yukiko Kamiya
  • Organizer: 7th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences:Experiments and Simulation
  • Place of Presentation: KIAS, Seoul, Korea
  • Year and Date: 2014-11-26 – 2014-11-28
  • Invited
• [Presentation] Photo-triggered collapse of 3D microsphere by photo-driven DNA nanodevice (2014)
  • Author(s): Yukiko Kamiya,Yoshinobu Yamada, Takahiro Muro, Xingguo Liang, Kazunori Matsuura, and Hiroyuki Aasanuma
  • Organizer: The 41st International Symposium on Nucleic Acid Chemistry (ISNAC2014)
  • Place of Presentation: Kitakyusyu International Conference Center
  • Year and Date: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [Presentation] pre-miRNAとDicerの相互作用の解明を目指した新規クロスリンカーの開発 (2014)
  • Author(s): 津田弘貴、吉田健司、土居哲也、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大 文教キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 細胞内RNAの可視化を目指した完全人工核酸型新規蛍光プローブの開発 (2014)
  • Author(s): 村山恵司、神谷由紀子、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大 文教キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Light-triggered signal conversion of DNA to RNA (2014)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Toshiki Takagi, Hiroshi Ito, Xingguo Liang and Hiroyuki Asanuma
  • Organizer: 20th International Conference on DNA computing and Molecular Programming (DNA20)
  • Place of Presentation: Kyoto Univ.
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [Presentation] Photoregulated collapse of 3D microstructure by photo-driven DNA nanodevice (2014)
  • Author(s): Yoshinobu Yamada, Takahiro Muro, Xingguo Liang, Kazunori Matsuura, Yukiko Kamiya, and Hiroyuki Aasanuma
  • Organizer: 20th International Conference on DNA computing and Molecular Programming (DNA20)
  • Place of Presentation: Kyoto Univ.
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [Presentation] 色素対導入型siRNAの開発とRISCの細胞内可視化解析 (2014)
  • Author(s): 神谷由紀子、伊藤杏奈、高井順矢、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大 津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 可視光応答型アゾベンゼンによるDNAzyme活性の光制御 (2014)
  • Author(s): 大威英晃、高木利樹、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大 津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 塩基修飾による人工核酸SNAの機能化 (2014)
  • Author(s): 堂下裕香、村山恵司、神谷由紀子、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大 津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 機能性分子の導入によるsiRNAのoff-target効果の抑制 (2014)
  • Author(s): 吉田健司、高井順矢、伊藤 浩、神谷由紀子、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大 津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 規クロスリンカーを用いたpre-miRNAとDicerの相互作用解析 (2014)
  • Author(s): 津田弘貴、吉田健司、土居哲也、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大 津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 細胞内RNAイメージングを目指した完全人工核酸型蛍光プローブの開発 (2014)
  • Author(s): 村山恵司、神谷由紀子、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大 津島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 非環状骨格を持つ人工核酸の導入によるsiRNAの高機能化 (2014)
  • Author(s): 神谷 由紀子、伊藤 杏奈、高井 順矢、伊藤 浩、村山 恵司、樫田 啓、浅沼 浩之
  • Organizer: アンチセンス・遺伝子・デリバリーシンポジウム2014
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大 M&Dタワー
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-09
  • Invited
• [Presentation] RISCの細胞内イメージングを可能にする色素対導入siRNAの開発 (2014)
  • Author(s): 伊藤 杏奈、樫田 啓、神谷 由紀子、浅沼 浩之
  • Organizer: アンチセンス・遺伝子・デリバリーシンポジウム2014
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大 M&Dタワー
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [Presentation] シアノスチルベンの光二量化を利用した架橋型siRNAの開発 (2014)
  • Author(s): 飯柴 一輝、土居 哲也、樫田 啓、神谷 由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: アンチセンス・遺伝子・デリバリーシンポジウム2014
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大 M&Dタワー
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [Presentation] Intracellular Monitoring of siRNA by Conjugation of Fluorescent Probe (2014)
  • Author(s): Yukiko Kamiya, Anna Ito, Hiroshi Ito, Masaaki Urushihara, Junya Takai, Taiga Fujii, Xingguo Liang, Hiromu Kashida, and Hiroyuki Asanuma
  • Organizer: XXI Round Table on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids
  • Place of Presentation: Poznań, Poland
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [Presentation] 人工核酸SNAの導入によるsiRNAのRNAi活性と酵素耐性の向上 (2014)
  • Author(s): 神谷由紀子、高井順矢、村山恵司、伊藤 浩、樫田 啓、浅沼浩之
  • Organizer: 第24回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東工大 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [Presentation] 修飾アゾベンゼンを用いたDNAzyme活性の可視光制御 (2014)
  • Author(s): 大威英晃、高木利樹、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第24回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東工大 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [Presentation] 光反応性分子ジアジリンを用いたpre-miRNAとDicerの光クロスリンク (2014)
  • Author(s): 津田弘貴、吉田健司、土居哲也、神谷由紀子、浅沼浩之
  • Organizer: 第24回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東工大 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [Book] 生体材料化学－基礎と応用― (2015)
  • Author(s): 浅沼浩之、樫田啓、神谷由紀子
  • Total Pages: 181
  • Publisher: コロナ社
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.nubio.nagoya-u.ac.jp/seigyo1/