2014 Fiscal Year Research-status Report
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26610135
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
岩城 光宏 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 上級研究員 (30432503)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノバイオロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、3次元的なナノ・メソスケール反応場のデザインが可能なDNAorigami技術と、1分子蛍光イメージング・力学操作技術を融合することによって、様々な生体分子群が自己集合したシステムのデザインと単分子レベルでの観察を行うのが目的である。
本年度では、筋肉のデザイン原理および協同的な機能創発機構解明に向けたデザインを行った。そのために、骨格筋の収縮や心臓を拍動させる筋肉ミオシンの発現系の立ち上げ、心筋ミオシンの多体化用DNAorigamiテンプレートの確認、そして、多体化したシステムに力場を加えながらの1分子観察を可能にするDNAorigamiスプリングの実用化に注力した。
筋肉ミオシンの発現系については、筋芽細胞を用いた系がResnicowらにより確立されたため、このプロトコルに倣ってミオシン頭部の発現を行い、発現がされていることをSDSpageにより確認した。これにより、DNAorigamiテンプレートとの接続が可能なコンストラクトを得るための基盤が整った。
ミオシン多体化用のテンプレートについてはすでに作成済みであるが、形状を壊さずに高濃度での精製を行うための条件検討を行った。通常数nM程度のテンプレートが得られるが、現在では数十nM程度までの濃度で得ることができ、高効率でのミオシンの多体化が可能となった。
DNAorigami スプリングについては、非筋ミオシンを用いて計測を行い、光ピンセット法に代わる実用的な力学操作ツールとなることが分かったため、現在、この成果を論文にまとめている。
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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
本年度の目標であるモーター分子集合体の構築について、その構成要素の中核を担う、筋肉ミオシン、多体化用DNAorigamiテンプレート、DNAorigamiスプリングの構築・実用化に進展が見られ、おおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
発現した筋肉ミオシンの精製および運動活性チェックを行い、問題がなければ多体化の構築に取り掛かる。運動活性のあるものがどうして取れないようであれば、天然の筋肉ミオシン頭部に結合する軽鎖にオリゴDNAをラベルすることで多体化を行う。非筋ミオシンを用いた多体化には既に成功しているため、多体化については筋肉ミオシンでも問題なく実現できる。
DNAorigamiスプリングについては、多体化用のバネ定数の大きいデザインを精製する必要がある。デザインまでは終えているので、実際に作成してみて、電子顕微鏡観察およびバネ定数の評価を行う。スプリングと人工ミオシンフィラメントとの接続と確認についても非筋ミオシンの系で立ち上げを行っているため、問題なく構築できる予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度中に終える予定であった、筋肉ミオシンの運動活性を調べる実験が、光学顕微鏡の一部修理の必要が出て完遂できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
筋肉ミオシンの運動活性の確認実験および、DNAオリガミとの複合体形成の確認、運動特性の1分子観察を行う予定である。
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