Development of molecular motor-based micro/nanodevice by using DNA pre-programming

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15141
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28040:Nanobioscience-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Inoue Daisuke 九州大学, 芸術工学研究院, 助教 (40869765)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 合成生物学 / マイクロデバイス / モータータンパク質 / 細胞骨格 / 無細胞タンパク質合成系 / DNAナノテクノロジー

Outline of Final Research Achievements

This study aims to develop a technology for constructing protein devices using a cell-free protein synthesis system (CFPS) from DNA printed on glass substrates. Typically, proteins are difficult to store due to their instability, making commercial use challenging. However, this technology allows for long-term storage of protein devices by printing genetic information on substrates, enabling protein synthesis and functionalization as devices when needed. This study successfully demonstrated that CFPS synthesized motile motor proteins, which are part of biomolecular motor systems (cytoskeleton/motor proteins), from DNA printed on glass substrates.

Free Research Field

合成生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

モータータンパク質は古くからマイクロナノデバイスの動力系として応用する研究が行われている。しかしながら、これらのモータータンパク質は古典的な遺伝子組み換え生物を用いて入手する必要があった。本研究により、優れた動力系である、モータータンパク質を無細胞タンパク質合成系により、簡単に入手できるようになった。また、ガラス基板に結合させたDNAの遺伝情報に基づいて、モータータンパク質を合成し、機能させることも実証した。従来壊れやすいタンパク質を、安定なＤＮＡの遺伝情報としてデバイスに組み込むことで、タンパク質デバイスの長期保存を可能にし、商業利用のハードルを下げることができるかもしれない。