2015 Fiscal Year Annual Research Report
外部刺激応答性DNAナノ構造体による分子デリバリーシステムの構築
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26620133
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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, 特定拠点准教授 (70335389)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | DNAナノテクノロジー / DNAオリガミ / 細胞機能制御 / 光機能性 / ドラッグデリバリー / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、DNAによって様々な3次元構造体を設計・機能化し、ナノサイズの機能性DNA構造体を細胞応答へと応用するための基礎技術を作ることを目的とし、高度な機能性を発現できるDNA分子システムの開発を検討した。この機能性DNAナノ構造体は外部からの操作で構造変換を行え、この構造体を使って金粒子の包摂と放出や酵素活性の制御を行う新たな分子システムを開発した。これらの機能化したDNAナノ構造体を細胞内への新規な生体分子のデリバリーに使い、アポトーシス（細胞死）の誘導、遺伝子発現の抑制、免疫増強など細胞応答に応用する。
前年度は２つの四角錐構造からなる1辺50 nmの八面体のDNA構造体を構築し、光応答性DNA鎖を導入し、構造体の開閉を光照射により制御し、金粒子の包摂と放出を行えるシステムを開発した。本年度は、小さなナノ空間（6 x 6 x 20 nm）を持つ四角柱構造体を設計し、酵素反応の制御や小分子のリリースに応用した。この構造体の内部空間には、アポトーシスを誘導するためのプロテアーゼcaspase-3を共有結合によって導入し、構造体を開くことによって基質を取り込み、活性化できる機構を導入してシステムの構築を行った。まずDNA構造体を中央部分で開裂させるため、光照射によって開裂可能なDNA鎖を用いて構造体を作成した。AFMによる観察によって、構造体の作成時の伸長した構造体から紫外光照射後はハの字に開裂し、構造体の形態を変換できることが確認された。次に，内部のナノ空間に酵素を導入して、光開裂可能なDNA鎖を用いて構造体を閉じた。内部に酵素が固定されたことは中央部分の高さの変化によって確認した。作成した酵素が導入された構造体は、閉じた状態から光照射によって開き、反応基質に対してcaspase-3のプロテアーゼ活性の発現が確認された。
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