Development of Super-Sensitive Immunostaining Method Utilizing DNA Origami Molecular Machines

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18882
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: Kuzuya Akinori 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00456154)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: DNAオリガミ

Outline of Final Research Achievements

1. Introduction of antibody fragments into DNA Pliers, a DNA Origami molecular machine originally developed by the Principal Investigator. Results suggesting that the two antibody fragments introduced to DNA Pliers cooperatively bind to the target molecule were obtained utilizing an allosteric mechanism of the DNA Origami molecular machine. 2. Construction of a signal transmission site for visualization of substrate binding. We succeeded in developing a system in which the emission color of a luminescent protein changes in accordance with the conformational change of DNA Pliers by utilizing the "control of bioluminescence resonance energy transfer (BRET) using DNA scaffolds" system, which had been separately developed.

Free Research Field

DNAナノテクノロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究における「基質の結合を可視化するためのシグナル発信部位の構築」により、ターゲット分子の結合に伴ってDNA Pliersが構造変化すると、発光タンパク質の発光色が変化するシステムが開発された。これまでDNA Pliersの構造変化はAFMでイメージングする以外、FRETを利用したわずかな蛍光スペクトルの変化からしか観察することができなかったが、この系により、高価な研究用機材を有していない一般家庭などでも、DNA Pliersの開閉を明瞭に区別することができるようになった。DNA Pliersを化学検査キットとして実用化するための最大の障壁が克服され、DNAオリガミ技術の社会実装に近づいた。