2012 Fiscal Year Annual Research Report
DNAナノテクノロジーを基盤とした動的な1分子観察系の構築と応用
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24310097
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
遠藤 政幸 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 准教授 (70335389)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | DNAナノ構造体 / 原子間力顕微鏡 / 1分子イメージング / 酵素反応 / 光化学 / ナノ空間 / 反応制御 / エピジェネティクス |
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| Research Abstract |
本研究では、生体分子の相互作用の制御や1分子レベルでの化学反応の操作を行い、高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いてDNAナノ構造上で1生体分子の動きを可視化することで、生体反応を動的な状態で詳細に解明する手法を開発する。本年度は以下の2項目の研究を行った。
第一に、RNAポリメラーゼによる転写反応の全過程を高速原子間力顕微鏡による1分子観察で検討した。この観察のため、400nmのテープ状のDNAオリガミ構造体に、約1000塩基対の鋳型を2か所で導入した1分子観察用の構造体を作成した。RNAポリメラーゼをDNA構造体に加え、高速AFMで観察すると、RNAポリメラーゼが鋳型DNA上をスライディングする様子が観察できた。転写反応では、鋳型DNA上をRNAポリメラーゼが1方向に動きながらRNAを合成する様子の実時間1分子観察に成功した。
第二に、2本鎖DNAの形成と解離を光反応によって操作し、高速AFMで1分子直接観察を行った。
光に応答して2本鎖の形成と解離を制御できるアゾベンゼンを導入した光応答性DNAの2本鎖形成と解離をDNAナノ構造体内で観察した。UV光の照射を行うと、形成されていた光応答性DNAの2本鎖は解離し、実時間で観察できた。続けて可視光照射を行うと、解離した光応答性DNA鎖は再び2本鎖形成をした。また、UV-可視-UVと連続的に光照射しても2本鎖の解離と形成の可逆的な動作が見られた。このことから、DNAナノ構造体内で光応答性2本鎖DNAの構造の変化を観察することで、光応答部位の解離と結合を可逆的な機械的スイッチングとして1分子で可視化することが可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的のDNAナノ構造体上での転写の高速AFMによる1分子イメージングを達成でき、それにともなう技術的な開発も行えたため。また、DNAナノ構造上での光反応による2本鎖DNAの形成と解離の1分子観察も達成できた。DNA組み換え反応の1分子イメージングのための観察システムの構築も行え、今年度の目標の転写調節機構を含めだ1分子解析の足掛かりができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
DNA組み換え反応の1分子イメージングを達成する。転写調節機構を含めた1分子解析を達成する。このために必要な観察系の構築と技術開発を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
高速AFMや生化学実験、及びDNA合成などの消耗品が予想以上にかかるため、それらのために重点的に使用する。
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