2020 Fiscal Year Annual Research Report
Designing lipid membrane nanodomains using DNA origami
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18K19831
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鈴木 勇輝 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50636066)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | DNAオリガミ / 脂質膜 / DNAナノテクノロジー / 原子間力顕微鏡 / 膜ドメイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脂質膜を人工的に作製し，操作する技術は，生体膜を反応場とした生命現象を再構成的に理解し，制御するために不可欠なものである．本研究では，DNAオリガミナノ構造を利用して，人工脂質膜上にデザインした形状の膜ドメインを創り出す技術の開発に挑戦している．
項目A．DNAオリガミの形状を脂質平面膜面に転写する技術の開発
当初の計画通り，DNAオリガミ構造表面にアレイ化したコレステロール基を再構成脂質膜へと挿入することを試みた．光切断スペーサー（PCスペーサー）を介してコレステロール基を導入したDNAオリガミナノ構造を構築し，生化学的実験および原子間力顕微鏡（AFM）観察により，コレステロール基の解離を評価した．さらに，高速AFMを利用したリアルタイム観察により，紫外光照射にともなう膜面からのDNAナノ構造の解離と脂質膜構造の変化を可視化解析した．コレステロール基を再構成脂質膜内へ残し，DNAナノ構造を脂質膜面から完全に解離させるためには，PCスペーサーの切断だけでは不十分であり，脂質膜表面とDNAの静電的相互作用を弱める必要もあることが示唆された．
項目B．DNAオリガミの二次元自己集合化を利用した膜ドメインパターニング技術の開発
入力したDNA分子信号に応じて，異なる二次元パターンへ自己集合するDNAオリガミ構造を新規に設計・構築した．このDNAオリガミ構造をマイカ基板支持脂質膜上で自己集合させることで，脂質膜面をさまざまな構造パターンのナノコンパートメントへと区画化することに成功した．
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