• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2009 Fiscal Year Final Research Report

Mechanism of High-Precision Molecular Computing and its Evaluation

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 19200023
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Bioinformatics/Life informatics
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

MURATA Satoshi  Tokyo Institute of Technology, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (10334533)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) FUJIMOTO Kenzo  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (90293894)
FUJII Teruo  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30251474)
NOJIMA Takahiko  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00291930)
Project Period (FY) 2007 – 2009
KeywordsDNAコンピュータ
Research Abstract

In this project, aiming at realization of high-precision molecular computing, we have investigated several aspects of molecular computing system based on algorithmic self-assembly of DNA tile. 1) A simulation model capable to explain details of self-assembly process of DNA tile has been developed. 2) We found a new phenomenon called substrate-assisted self-assembly, which enables us to make a large 2D crystal on substrate surface with less error compared with conventional assembly method in free solution. We have succeeded in algorithmic self-assembly using two types of T-motif tile and applied it to fabrication of protein array. Artificial base called C^<NVK> is developed, and its usefulness to stabilize DNA nanostructures and to extend the varieties of DNA nanostructure is verified. Stepwise DNA self-assembly by using micro-fluidic device is also developed, and feasibility of bulk evaluation of DNA tile nanostructure with fluorescent measurement has been shown by the method.

  • Research Products

    (59 results)

All 2010 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 15 results) Presentation (36 results) Book (3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Fujimoto Photoreversible DNA end capping for the formation of hairpin sutuctures2010

    • Author(s)
      Y. Yoshimura, H. Okada, K.
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Pages: 1523-526

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Substrate-assisted assembly of interconnected single duplex DNA nanosutructures Angewandte Chemie2009

    • Author(s)
      S. Hamada, S. Murata
    • Journal Title

      Int. Ed. 48

      Pages: 6820-6823

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Precise Simulation Model for DNA Tile Self-Assembly IEEE Transactions on Nanotechnology2009

    • Author(s)
      K. Fujibayashi, S. Murata
    • Journal Title

      VOL.8,NO.3

      Pages: 361-368

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Error suppression mechanisms for DNA tile self-assembly and their simulation2009

    • Author(s)
      K. Fujibayashi, D. Zhang, E. Winfree, S. Murata
    • Journal Title

      Natural Computing Vol.8,No.3

      Pages: 589-612

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new approach for reversible RNA photocrosslinking reaction: application to sequence-specific RNA selection2009

    • Author(s)
      Y. Yoshimura, T. Ohtake, Okada, K. Fujimoto
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Pages: 1473-1476

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DNA分子を素材とするナノ構造の作成技術2009

    • Author(s)
      村田智
    • Journal Title

      化学工業 21916

      Pages: 1-5

  • [Journal Article] Stepwise Assembly of DNA Tile on Surfaces2008

    • Author(s)
      Kotaro Somei, Shohei Kaneda, Teruo Fujii, Satoshi Murata
    • Journal Title

      Lecture Notes on Computer Science 4848

      Pages: 182-190

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Toward Reliable Algorithmic Self-Assembly of DNA Tiles2008

    • Author(s)
      K. Fujibayashi, R. Hariadi, S. Park, E. Winfree, S. Murata
    • Journal Title

      A Fixed-Width Cellular Automaton Pattern NanoLetters 40762

      Pages: 1791-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] T-motif: A Novel Non-crossover Motif for DNA Nanostructures Proc. Foundation of NanoScience2008

    • Author(s)
      S. Hamada, S. Murata
    • Journal Title

      FNANO 2008

      Pages: 163

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hiroshi Kimura and Teruo Fujii Polymerase chain reaction-based molecular logic gate coupled with cell-free transcription-translation as a reporter2008

    • Author(s)
      Takahiko Nojima*, Takatoki Yamamoto, Hiroshi Kimura, Teruo Fujii
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Pages: 3771-3773

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cell-free protein synthesis conducted by template DNA with repetitive sequence2008

    • Author(s)
      Takahiko Nojima*, Hiroshi Kimura, Teruo Fujii
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Pages: 648-649

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly selective detection of 5-methylcytosine using photochemical ligation2008

    • Author(s)
      Masayuki Ogino, Yuuta Taya, Kenzo Fujimoto
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Pages: 5996-5998

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast Reversible Photocrosslinking Reaction: Toward in Situ DNA Manipulation2008

    • Author(s)
      Yoshinaga Yoshimura, Kenzo Fujimoto
    • Journal Title

      Organic Letters

      Pages: 3227-3231

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On-chip capillary electrophoresis fractionation of DNA construct for cell-free protein expression2007

    • Author(s)
      Takahiko Nojima, Shohei Kaneda, Teruo Fujii
    • Journal Title

      Chemistry Letters 13455

      Pages: 1346-1347

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DNAタイルのプログラム自己集積2007

    • Author(s)
      村田智
    • Journal Title

      日本結晶成長学会誌 12451

      Pages: 51-55

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of on-chip capillary electrophoresis to cell-free preparation of recombinant DNA2007

    • Author(s)
      Takahiko Nojima, Shohei Kaneda, Teruo Fujii
    • Journal Title

      Nucleic Acids Chemistry Symposium Series 51

      Pages: 87-88

  • [Journal Article] Takehiro Ami and Kenzo Fujimoto Parallel Processable Light-driven DNA Logic Gate Nucleic Acids Symp2007

    • Author(s)
      Shinzi Ogasawara
    • Journal Title

      Series 51

      Pages: 235-236

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] DNAマイクロカプセルの開発2010

    • Author(s)
      堀内浩太, 瀧ノ上正浩, 竹内昌治, 村田智
    • Organizer
      第22回自律分散システムシンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2010-01-30
  • [Presentation] DNAマイクロカプセルの開発2009

    • Author(s)
      堀内浩太, 瀧ノ上正浩, 竹内昌治, 村田智
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会SSI2009
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2009-11-26
  • [Presentation] dnaナノ構造の基板上成長2009

    • Author(s)
      西本智史, 村田智
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2009)
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2009-11-26
  • [Presentation] DNAを用いたフォトニック結晶の階層的結晶成長制御2009

    • Author(s)
      木村良範, 金田祥平, 藤井輝夫, 村田智
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2009)
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2009-11-26
  • [Presentation] バイオナノエンジニアリングへの招待2009

    • Author(s)
      村田智
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2009)
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2009-11-26
  • [Presentation] 自己集合モチーフによるdnaナノ構造の作製技術~DNAタイルとその周辺~2009

    • Author(s)
      浜田省吾, 村田智
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2009)
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2009-11-26
  • [Presentation] dnaナノ平面構造の任意位置への成長2009

    • Author(s)
      西本智史, 村田智
    • Organizer
      結晶成長学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-12
  • [Presentation] アルギン酸ゲルビーズを用いたDNAマイクロカプセルの構築2009

    • Author(s)
      堀内浩太, 瀧ノ上正浩, 竹内昌治, 村田智
    • Organizer
      細胞を創る研究会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-10-02
  • [Presentation] Fujimoto Development of a rapid and reversible photocrosslinking of RNA2009

    • Author(s)
      Y. Yoshimura, T. Ohtake, H. Okada, K.
    • Organizer
      The Sixth International Syposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      TakayamaPuclic Cultural Hall
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] 光応答能を有する核酸誘導体によるプログラマブルなナノシステムの創製2009

    • Author(s)
      藤本健造, 岡田孟, 大竹智子, 竹村有美子, 小笠原慎治
    • Organizer
      高分子討論会2009
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-17
  • [Presentation] New Motifs for DNA Nanostructures2009

    • Author(s)
      S. Murata, S. Nishimoto, S. Hamada
    • Organizer
      International Conference on Materaials for Advanced Technoligies 2009 (ICMAT2009) Symposium M: DNA Nanoscience and Biophyisics
    • Place of Presentation
      Suntec Singapore Int'l Convention and Exhibition Centre
    • Year and Date
      2009-06-29
  • [Presentation] 光を用いたDNA. RNA操作法の開発と応用2009

    • Author(s)
      藤本健造
    • Organizer
      第2回ナノバイオ若手ネットワーキングシンポジウム
    • Place of Presentation
      関西セミナーハウス
    • Year and Date
      2009-06-23
  • [Presentation] Photochemical ligation of DNA probe prepared in click chemistry2009

    • Author(s)
      T. Ami, Y. Yoshimura, T. Matsuzaki, K. Fujimoto
    • Organizer
      The 26th International Conference of Photopolymer Science and Technology
    • Place of Presentation
      Chiba Univ.
    • Year and Date
      2009-06-01
  • [Presentation] 分子ロボティクスのためのDNA膜システムの構築2009

    • Author(s)
      堀内浩太, 村田智
    • Organizer
      第19回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2009-05-28
  • [Presentation] 基板成長に適したDNA平面構造の設計2009

    • Author(s)
      林中輝雄, 浜田省吾, 村田智
    • Organizer
      第21回自律分散システムシンポジウム
    • Place of Presentation
      とりぎん文化会館(鳥取)
    • Year and Date
      2009-01-22
  • [Presentation] Fluorescent green logic2008

    • Author(s)
      野島高彦, 山本貴富喜, 木村啓志, 藤井輝夫
    • Organizer
      第11回生命化学研究会
    • Place of Presentation
      水上館(群馬県みなかみ町)
    • Year and Date
      20081128-20081129
  • [Presentation] オンデマンド型微量液滴ハンドリングデバイスによるPNAプローブ法を用いたDNA一塩基置換検出の高速化2008

    • Author(s)
      金田祥平, 野島高彦, 山本貴富喜, 藤井輝夫
    • Organizer
      第25回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      沖縄県宜野湾市沖縄コンベンションセンター(沖縄県野湾市)
    • Year and Date
      20081022-20081024
  • [Presentation] Teruo Fujii A droplet on demand microfluidic device for detecting DNA single base substitution using PNA probe2008

    • Author(s)
      Shohei Kaneda, Takahiko Nojima, Takatoki Yakamoto
    • Organizer
      The 12th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2008)
    • Place of Presentation
      San diego, California, USA
    • Year and Date
      20081012-20081016
  • [Presentation] PCRに基づく生化学ロジックゲート2008

    • Author(s)
      野島高彦, 山本貴富喜, 木村啓志, 藤井輝夫
    • Organizer
      第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけ台キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      20080918-20080920
  • [Presentation] DNA増幅と遺伝子発現にもとづくロジックゲート構築のこころみ2008

    • Author(s)
      金田祥平, 野島高彦, 山本貴富喜, 藤井輝夫
    • Organizer
      第17回化学とマイクロ・ナノシステム研究会(17th CHEMINAS)
    • Place of Presentation
      九州大学馬出キャンパス(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      20080520-20080521
  • [Presentation] 核酸を用いた新規構造体モチーフの設計2008

    • Author(s)
      浜田省吾, 村田智
    • Organizer
      第20回自律分散システムシンポジウム
    • Place of Presentation
      長野, 上諏訪温泉
    • Year and Date
      20080124-20080125
  • [Presentation] DNA分子のプログラマブルな結晶化2008

    • Author(s)
      村田智
    • Organizer
      学習院大学計算機センター特別プロジェクト「結晶成長の数理」第3回研究会
    • Place of Presentation
      学習院大学
    • Year and Date
      2008-12-26
  • [Presentation] DNAナノ構造のアルゴリズミック結晶成長2008

    • Author(s)
      村田智
    • Organizer
      結晶成長国内会議NCCG-38
    • Place of Presentation
      仙台戦災復興記念館
    • Year and Date
      2008-11-04
  • [Presentation] Self-Assembly of DNA Nanostructures2008

    • Author(s)
      S. Murata
    • Organizer
      SAINT Seminar
    • Place of Presentation
      SKKU(ソウル)
    • Year and Date
      2008-10-09
  • [Presentation] Computing with DNA tiling2008

    • Author(s)
      S. Murata
    • Organizer
      International Workshop on Natural Computing (IWNC 2008)
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2008-09-23
  • [Presentation] DNAタイルとその周辺2008

    • Author(s)
      村田智
    • Organizer
      第3回バイオ関連化学合同シンポジウム生体機能関連シンポジウム若手フォーラム
    • Place of Presentation
      東工大すずかけ台
    • Year and Date
      2008-09-17
  • [Presentation] DNAタイルの自己組織化2008

    • Author(s)
      村田智
    • Organizer
      日本結晶生長学会, 第33回結晶成長討論会
    • Place of Presentation
      秋保温泉(仙台)
    • Year and Date
      2008-09-11
  • [Presentation] Development of template-directed reversible DNA photocrosslinking2008

    • Author(s)
      Yoshinaga Yoshimura, Genki Ozaki, Kenzo Fujimoto
    • Organizer
      Joint Symposium of 18th International Roundtable on Nucleosides, Nucleotides, and Nucleic Acids and 35th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
    • Place of Presentation
      Kyoto University
    • Year and Date
      2008-09-10
  • [Presentation] Self-Assembly of DNA tiles-Measurement, Simulation and Error Suppression2008

    • Author(s)
      S. Murata
    • Organizer
      Bionano Symposium
    • Place of Presentation
      工大すずかけ台
    • Year and Date
      2008-05-07
  • [Presentation] オンチップ・キャピラリー電気泳動を用いて行う無細胞遺伝子工学実験2007

    • Author(s)
      野島高彦, 金田祥平, 藤井輝夫
    • Organizer
      第5回国際核酸化学シンポジウム(第34回核酸化学シンポジウム)
    • Place of Presentation
      東京大学, 安田講堂(東京都文京区)
    • Year and Date
      20071120-20071122
  • [Presentation] DNA分離回収用オンチップ・キャピラリー電気泳動を用いる無細胞遺伝子工学実験2007

    • Author(s)
      野島高彦, 金田祥平, 藤井輝夫
    • Organizer
      日本分析化学会第56年会
    • Place of Presentation
      徳島大学工学部(徳島県徳島市)
    • Year and Date
      20070919-20070921
  • [Presentation] Thermodynamic simulations of DNA tile self-assembly2007

    • Author(s)
      Kenichi Fujibayashi, Satoshi Murata
    • Organizer
      2nd Intl. Conf. on Nano-Networks
    • Place of Presentation
      Catania, Italy
    • Year and Date
      20070914-20070916
  • [Presentation] A New Motif for DNA-based Nanostructures2007

    • Author(s)
      Shogo Hamada, Satoshi Murata
    • Organizer
      Caltech Self-Replicating Chemical Systems Workshop
    • Place of Presentation
      Pasadena, USA
    • Year and Date
      20070827-20070828
  • [Presentation] DNA分離マイクロ流体デバイスを用いて達成する無細胞遺伝子操作2007

    • Author(s)
      野島高彦, 金田祥平, 藤井輝夫
    • Organizer
      第15回化学とマイクロ・ナノシステム研究会(15th CHEMINAS)
    • Place of Presentation
      東北大学青葉山キャンパス(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      20070525-20070526
  • [Presentation] 光クロスリンク反応による高感度遺伝子多型解析2007

    • Author(s)
      網健裕, 吉村嘉永, 荻野雅之, 藤本健造
    • Organizer
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-11
  • [Presentation] 核酸を用いた新規構造体モチーフ2007

    • Author(s)
      浜田省吾, 村田智
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会
    • Place of Presentation
      日本科学未来館
    • Year and Date
      2007-11-26
  • [Book] DNAタイルのセルフアセンブリ2008

    • Author(s)
      村田智
    • Total Pages
      147-156
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Book] NAタイル・DNAオリガミ,自己組織化ハンドブック2008

    • Author(s)
      村田智
    • Total Pages
      1-4
    • Publisher
      エヌティーエス
  • [Book] DNAフラクタル構造体の創製,トポロジーデザイニング-新しい幾何学からはじめる物質・材料設計-

    • Author(s)
      村田智
    • Publisher
      エヌティーエス(印刷中)
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      http://www.mrt.dis.titech.ac.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 核酸構造体及びその核酸構造体を用いた核酸構造物,並びにその核酸構造物の製造方法2009

    • Inventor(s)
      浜田省吾, 村田智, 林中輝雄
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京工業大学
    • Industrial Property Number
      特許国際出願番号PCT/JP2009/050720
    • Filing Date
      2009-01-20
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 核酸構造体及びその核酸構造体を用いた核酸構造物

    • Inventor(s)
      浜田省吾, 村田智
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京工業大学
    • Industrial Property Number
      特許特願2008-012050号

URL: 

Published: 2011-06-18   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi