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自律的に動作するDNAナノデバイスのための核酸オシレータの開発

Research Project

Project/Area Number 06J10676
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

瀧ノ上 正浩  The University of Tokyo, 大学院・総合文化研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords自律的振動子(オシレータ) / DNAコンピュータ / 分子モーター / 分子コンピュータ / DNAナノデバイス / DNAナノテクノロジー / DNA / RNA / 分子反応の数値解析 / 分子コンピューター
Research Abstract

(I)フィードバックの単位となる分子反応の実験:核酸分子コンピュータの基本関数である配列変換を組み合わせてフィードバック基本反応を実装した.前年度に設計したDNA/RNAで試験管内の実験を行い,基本反応をうまく実現させられるこどを確認した.実験結果を詳細に検討することで,酵素活性の多少の強弱によって,その反応の様子が変わった.従って,市販の酵素をうまく選択することで,反応の効率や特異性を向上させられる可能性が分かった.
(II)シミュレーションによる実験条件の改良:前年度に開発した数理モデルを利用し,振動性フィードバック反応回路の実験条件の再検討と改良を行った.(I)の実験によって酵素・核酸反応のパラメータを見積もり,その値を利用して,シミュレーションを再度行い,振動反応の実験条件の再検討と改良のための情報を収集した.また,実験条件を変えると系の振舞いがどのように変わるかをシミュレーションによって詳細に検討し,実験との対応付けを行った.
(III)振動するフィードバック回路の実験:(I)の反応を組み合わせて振動するフィードバック回路を構成するための実験を進めた,外部からの周期的な入力に同期して,長時間,振動が持続することを実験的に示した,出力RNAを検出するためのモレキュラービーコンで,入力に同期した出力の反応系の時系列データを定量的に測定できた.また,PAGEを使ったRNA長・RNA配列の観測によって,設計通りの出力RNAが正しく出力されていることも,詳細に確認できた.自律的な振動が持続するための条件検討を積極的に進めた.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Design and numeric alanalysis of RNA oscillator2008

    • Author(s)
      Masahiro Takinoue
    • Journal Title

      Proceedings in Information and Communications Technology 1(掲載確定)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Code Words for DNA Computers and Nanostructures with Consideration of Hybridization Kinetics2008

    • Author(s)
      Tetsuro Kitajima
    • Journal Title

      Lect. Notes Comput. Sc. 4848

      Pages: 119-129

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experiments and simulation models of a basic computation element of an autonomous molecular computing system2008

    • Author(s)
      Masahiro Takinoue
    • Journal Title

      Phys. Rev. E(投稿済) 4848

      Pages: 119-129

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oscillator for self-assembled DNA nanomachines2007

    • Author(s)
      Masahiro Takinoue
    • Journal Title

      Foundations of Nanoscience 2007-Self-Assembled Architectures and Devices

      Pages: 103-105

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oscillator for self-assembled DNA nanomachines2007

    • Author(s)
      Masahito Takinoue
    • Journal Title

      Foundations of Nanoscience 2007 - Self-Assembled Architectures and Devices

      Pages: 103-105

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hairpin-DNA Memory Using Molecular Addressing2006

    • Author(s)
      Masahito Takinoue
    • Journal Title

      Small Vol.2

      Pages: 1244-1247

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Numerical Analysis of an Autonomous Molecular Computing System, RTRACS2006

    • Author(s)
      Masahito Takinoue
    • Journal Title

      Preliminary proceedings of DNA 12

      Pages: 411-411

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bionano clock based on an autonomous biomolecular computing system2006

    • Author(s)
      Masahito Takinoue
    • Journal Title

      Proceedings of NanoBio-Tokyo 2006

      Pages: 361-362

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 自律的な核酸分子コンピュータによる新規オシレータの数値解析2007

    • Author(s)
      瀧ノ上 正浩
    • Organizer
      「細胞を作る」研究会0.0
    • Place of Presentation
      日本科学未来館(東京)
    • Year and Date
      2007-11-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Numerical Analysis of RNA Oscillator2007

    • Author(s)
      Masahiro Takinoue
    • Organizer
      2nd International Workshop on Natural Computing (IWNC)
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Oscillator for self-assembled DNA nanomachines2007

    • Author(s)
      Masahiro Takinoue
    • Organizer
      4th Annual Conference on Foundations of Nanoscience: Sel-Assembled Architectures and Devices(FNANOO7)
    • Place of Presentation
      Snowbird,Utah,USA
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 自律的なDNA/RNA分子反応で構成された振動系2007

    • Author(s)
      瀧ノ上 正浩
    • Organizer
      日本生物物理学会第45回年会
    • Place of Presentation
      パジフィコ横浜(横浜)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2024-03-26  

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