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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Generation of novel bimolecular functions with artificial chaperone engineering

Research Project

Project/Area Number 21H03816
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

丸山 厚  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (40190566)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords人工シャペロン / カチオン性高分子 / 刺激応答性 / 核酸 / ペプチド / 脂質膜
Outline of Annual Research Achievements

1, シャペロン高分子を活性調整部位とするアロステリック型ハイブリッド分子の機能評価
特定のエフェクター分子や環境変化に応答しシャペロン活性をOn-Offする人工シャペロン材料の設計を行った。本年度は、エフェクター分子としては、バイオマーカ ーとして有用な酵素やmiRNAなどの核酸、環境因子としては癌や炎症に特異的なpH、あるいは生体外からガイド可能な光に注目し、それらに高感度・高選択的に応答するシャペロン高分子の合成と刺激応答的なシャペロン活性を評価した。pHや光、miRNAに応答し、脂質膜モルフォロジーを変換する分子システムが実現可能であることを示した。
2, 人工シャペロン材料によるカスケード型核酸サーキットの機能強化
既に、簡便な核酸検出法として注目されているアロステリック型核酸酵素(DNAzyme)の活性を、人工シャペロン材料により千倍以上高められる事を見出した。また、人工シャペロン材料は、タンパク質フリーのシグナル増幅反応である核酸ハイブリダイゼーション連鎖反応(HCR)も顕著に活性化することを見出した。そこで、両者をタンデムに連結したDNAwire法に着目し、人工シャペロン材料による増幅率の向上を検討した。シャペロン活性によりDNAwire法の活性が顕著に高められたものの、標的核酸非依存的なリーク反応も加速され、核酸検出能の向上は限定された。そこで、反応過程を反応論的に検討し、プローブとなる核酸濃度を低下させることにより、検出感度が向上できることを確認した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Chulalongkorn University(タイ)

    • Country Name
      THAILAND
    • Counterpart Institution
      Chulalongkorn University
  • [Journal Article] Spontaneous Liquid Droplet-to-Gel Transition of Citrulline Polypeptide Complexed with Nucleic Acids2024

    • Author(s)
      Nomura Shouhei、Miyasaka Ayano、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko
    • Journal Title

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      Volume: 10 Pages: 1473~1480

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.3c01716

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Malachite green-derivatized cationic comb-type copolymer acts as a photoresponsive artificial chaperone2023

    • Author(s)
      Takemura Seiya、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      Volume: 34 Pages: 2463~2482

    • DOI

      10.1080/09205063.2023.2265127

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Encapsulation in cooling-induced coacervates augments DNA enzyme activity2023

    • Author(s)
      Komachi Takuya、Kawai Shunya、Hirayama Yuki、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko
    • Journal Title

      Polymer Chemistry

      Volume: 14 Pages: 4743~4747

    • DOI

      10.1039/D3PY00923H

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Cationic Copolymer Enhances Responsiveness and Robustness of DNA Circuits2023

    • Author(s)
      Wang Jun、Raito Hayashi、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Small

      Volume: 19 Pages: 2304091

    • DOI

      10.1002/smll.202304091

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 2D?3D‐Convertible, pH‐Responsive Lipid Nanosheets2023

    • Author(s)
      Zhang Wancheng、Takahashi Shutaro、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Small

      Volume: 19 Pages: 2301219

    • DOI

      10.1002/smll.202301219

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cationic copolymer and crowding agent have a cooperative effect on a Na+-dependent DNAzyme2023

    • Author(s)
      Wang Jun、Huang He、Hanpanich Orakan、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Biomaterials Science

      Volume: 11 Pages: 7062~7066

    • DOI

      10.1039/D3BM01119D

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Polymer materials to boost DNA nanotechnology2023

    • Author(s)
      Atsushi Maruyama
    • Organizer
      The 10th international conference on DNA nanotechnology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Polymer Materials to Boost Biomolecular Nanodevices2023

    • Author(s)
      Atsushi Maruyama
    • Organizer
      2023 International Symposimu on Nanomedicine
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DNA-commanded Morphological Transformation of Lipid Bilayer Chaperoned by PNA-cationic Copolymer Conjugates2023

    • Author(s)
      ZHANG WANCHENG , Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama
    • Organizer
      International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A cationic copolymer for acceleration of DNA circuits and elimination of toehold length dependency2023

    • Author(s)
      Jun Wang, Hayashi Raito, Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama
    • Organizer
      72nd SPSJ Annual Meeting
  • [Presentation] Activation of sodium dependent DNAzyme by crowding agent and cationic copolymer2023

    • Author(s)
      Jun Wang, Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama
    • Organizer
      33rd Biopolymer Symposium

URL: 

Published: 2024-12-25  

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