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2016 Fiscal Year Research-status Report

DNAの分子認識能を活用した新規分子認識ゲート膜の創製

Research Project

Project/Area Number 15K06576
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

田巻 孝敬  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 講師 (80567438)

Project Period (FY) 2015-10-21 – 2018-03-31
Keywords分子認識材料 / DNA / アプタマー / 感温性ポリマー / バイオセンサー / G四重鎖
Outline of Annual Research Achievements

核酸による分子認識は、リボスイッチに代表されるように生体内における反応制御で重要な役割を果たしている。核酸の分子認識性をマクロスケールの変化へ増幅できれば、多様な分子認識性を有するデバイス開発が可能となる。そこで本研究では、DNAの分子認識能を活用し、感温性ポリマーpoly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM)のアクチュエータ機能と協調させた分子認識材料に関する研究を行う。
DNAを側鎖へ化学的に結合した共重合ポリマーDNA-pNIPAMについて、これまでに本研究グループでは、標的分子の認識に伴う二本鎖DNA(dsDNA)の解離をトリガーとして、DNA-pNIPAMが分散状態から凝集状態へと移行することを示している。また、昨年度DNA単独で検討を行った結果、DNAが二本鎖を形成する配列位置を調整することで、標的分子の認識に伴い、dsDNAが解離するのではなく二本鎖のまま標的分子を捕捉するモードが存在することが明らかとなった。本年度は、新しい分子認識モード、すなわち標的分子補足モードの発現へ向けた検討を行った。本モードでは、標的分子解離モードとは異なり、初期状態では凝集状態にあるDNA-pNIPAMが、標的分子を認識して捕捉すると分散状態へ移行する分子認識性の発現を目指す。初期の凝集状態について、外部溶液濃度やポリマー中のDNA比率などの検討を行い、余剰な一本鎖部位を有するdsDNAについて、余剰な一本鎖部位の構造の有無で凝集状態を形成させるために必要な操作条件を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新しい分子認識モードである標的分子捕捉モードの発現へ向けて、余剰な一本鎖部位を有するdsDNAについて、余剰な一本鎖部位の構造の有無でDNA-pNIPAMを凝集させるために必要な操作条件を明らかにしたことから、概ね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

標的分子捕捉モードの発現へ向けた検討を継続し、これまでの検討において明らかとなった初期状態で余剰一本鎖部位に構造を有する場合にDNA-pNIPAMが凝集状態をとる操作条件において、標的分子を添加して凝集・分散挙動へ与える影響を評価する。また、余剰一本鎖部位での構造形成について、蛍光分子等を用いた評価を行い、構造形成と分子認識の関係を明らかにする。

  • Research Products

    (4 results)

All 2017 2016

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] バイオ燃料電池の高出力化へ向けたカーボン材料への酵素吸着特性評価2017

    • Author(s)
      西ヶ谷龍太郎、田巻孝敬、王宇楠、横井俊之、山口猛央
    • Organizer
      化学工学会第82年会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学 豊洲キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-06 – 2017-03-08
  • [Presentation] カーボン微粒子へのグラフト重合を用いた高出力密度バイオ燃料電池の開発2017

    • Author(s)
      田巻孝敬
    • Organizer
      第8回 マイクロカプセル研究会講演会 (東京大会) ~機能性材料プロセシングに関する基礎から応用まで~
    • Place of Presentation
      東京工業大学キャンパス・イノベーションセンター
    • Year and Date
      2017-01-18
    • Invited
  • [Presentation] Evaluation of Enzyme Adsorbed on Mesoporous Carbon for High-Power-Density Biofuel Cells2016

    • Author(s)
      Ryutaro Nishigaya, Takanori Tamaki, Yunan Wang, Toshiyuki Yokoi and Takeo Yamaguchi
    • Organizer
      12th Japan-Korea Symposium on Materials & Interfaces
    • Place of Presentation
      Gotemba Kogen Resort in Shizuoka
    • Year and Date
      2016-11-02 – 2016-11-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高出力密度バイオ燃料電池の開発に向けたメソポーラスカーボンへの酵素吸着特性評価2016

    • Author(s)
      西ヶ谷龍太郎、田巻孝敬、王宇楠、横井俊之、山口猛央
    • Organizer
      化学工学会第48回秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学 常三島キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-06 – 2016-09-08

URL: 

Published: 2018-01-16  

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