2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＤＮＡ－蛋白質ハイブリッドナノシステムの分子配置制御を用いた多分子協調反応の解析
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24687018
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
多田隈 尚史 東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (10339707)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 1分子計測 / ナノマシン / 核酸 / 蛋白質 / 分子モーター |
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| Research Abstract |
多分子協調反応を解析するために、DNAの2次元ナノ構造物(DNA-tile)上に多数の蛋白質分子を固定した"DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステム"を構築し観察を行った。本年度は、T7-RNAポリメラーゼ(T7-RNA polymerase、以下RNAP)蛋白質をモデル蛋白質として用い、主に、DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムの特質を明らかにする事に注力した。具体的には、DNA-tile上にRNAPと、(RNAPが転写する)遺伝子を集積化し(以下DNA-tile-RNAP-gene)、出来たDNA-tile-RNAP-geneをゲル電気泳動法や原子力間顕微鏡(AFM)で確認した後、活性を溶液反応系で測定した。その結果、DNA-tile-RNAP-geneには特徴的な性質が備わっている事が明らかになった。①直交性: 転写活性に関しては、自身の内部遺伝子は高効率に転写する一方、溶液中を漂う外部遺伝子はあまり転写しないという性質が明らかになった。②合理設計性: DNA-tile上のRNAPと遺伝子の距離を制御する事で、転写活性を設計できる事が明らかになった。そして、これらの性質を利用して、無細胞翻訳系PURE systemにおいて、2つの遺伝子の発現量を合理的に制御できるようになった。これらの結果は、空間配置をナノメートル精度で設計できるというDNAナノ構造の性質を利用した物であり、DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムの有用性を示唆する。
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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
本研究では、DNAナノ構造上に様々な種類の蛋白質を結合させたナノシステムを構築し、分子間の協調性を探る事を目標としている。2年目は、ナノシステムの特徴的な性質が明らかとなり、今後の研究の基盤が確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引続き、DNAナノ構造上に様々な蛋白質を結合させ、ナノシステムの構築と活性評価を行っていく。2つの方向で研究を進める。1つは、多機能化を目指して、様々な生体分子の集積化を試みる。他方は、作成したナノシステムを試験管内だけでなく、細胞内などの様々な環境への適用を試みる。いずれの方向性に関しても、ナノシステムの特徴である、ナノメートル精度での分子配置、という性質を生かし、蛋白質相互作用における分子間距離の影響の評価や、逆に距離制御による反応制御に注力する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
膜蛋白質をDNAナノ構造物に固定し、センサーとして利用するプロジェクトにおいて、予備実験の結果、より詳細な検討が必要と判明したので、次年度に詳細に検討する事とした。
合成DNAや修飾試薬、分子生物学や生物学の試薬等、物品費として支出予定である。
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