2016 Fiscal Year Annual Research Report
超高速演算分子ブースターシステムの構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Development of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence |
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| Project/Area Number |
15H00804
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
嶋田 直彦 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10423972)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子ブースター / DNA論理ゲート / カチオン性高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子ロボットの知能には、DNAから構成される分子ロボットはDNA鎖同士の交換反応（DNA鎖交換反応）が素反応とするDNA論理ゲートが用いられる。DNA鎖交換反応は二重鎖に対して、その相補鎖である一本鎖DNAを加えると鎖が交換する反応である。 しかし、DNA鎖置換反応は遅いために、分子ロボットが高速に動作するためには高速化のためのブースター分子が必要と考えられてきた。我々は今までにポリリシンにデキストランをグラフトさせたカチオン性グラフト高分子がDNA鎖交換反応を超高速化させることを報告してきた。平成27年度は、Winfreeらが報告したDNA鎖交換反応を利用したDNA論理ゲートの一種であるDNA閾値ゲートをカチオン性高分子である分子ブースターを持いることで、数時間必要であった計算を僅か数分で計算が完了することができた。本年度は、この閾値ゲートからなるAND or ORゲートの高速化を試みた結果、数十時間必要であった計算を僅か数分で完了することができた。また、一部反応の漏れが観察されたが、DNA配列の最適化を行ったところ、漏れが抑えられ、さらに計算時間も数分で完了することがわかった。さらに、閾値ゲートとは異なるDNA論理演算に分子ブースターを適応させたところ、配列の最適化をすることなく、10倍以上の高速化に成功した。また、リポソーム内にDNAを効率的に閉じ込める手法を見出し、リポソームの崩壊に伴って、計算を開始するシステムの構築に成功した。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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