2014 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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| 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 / 高速原子間力顕微鏡 / 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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| Outline of Annual Research Achievements |
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、光応答性DNAを導入した6角形のDNAナノ構造体を使用して、UV光・可視光照射による2量体形成と解離の1分子観察を行った。 DNAナノ構造体の集合と解離を直接観察するため、6角形構造体にコレステロールを導入し、脂質2重膜上でその動的な挙動を観察した。構造体は作成した脂質膜上に結合し、高速AFMによって観察が可能であった。脂質2重膜上でUV光照射を行うと、形成した2量体が解離し、可視光照射によって単量体が結合する様子を高速AFMによって直接観察することに成功した。これによってDNA構造体の集合や解離を直接観察する系を構築でき、DNA構造体の結晶化の動的な観察に応用可能である。
第二に、新規な3次元DNAナノ構造体の構築を行った。2本鎖DNAをテープ状に巻きつけることで、チューブ構造体を作成する新たな方法を開発した。１周当たりの塩基対数からチューブの直径と長さを自由に設定でき、形成された構造体をAFMで詳細にその構造と形成過程を検討した。構造体は設計したチューブ構造体と少数の長いチューブ構造体が観察された。詳細な解析から、長いチューブ構造体は隣接する2本鎖DNAを繋ぎ止めるクロスオーバー(Holiday junction構造)の異性化による、2本鎖DNAの方向が組み換わった異性体であることが分かった。2本鎖DNAの曲がるストレスによって、長いチューブ構造体が形成されることが分かった。この設計法を用いることで、8面体のDNAナノ構造の構築もできるようになり、光機能性を入れることで構造体の開閉も実現できた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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