簡便なタンパク質構造解析に向けた規則配列化のためのDNA規則的多孔構造創製
| Project/Area Number |
19K22103
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
|
| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
|
|---|
| Keywords | DNA / ナノ粒子 / 多孔構造 / X線小角散乱 / コロイド結晶 / 結晶 / 構造解析 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究は、タンパク質立体構造解析の簡便化に向けたタンパク分子規則配列化のためのDNA規則的多孔構造（DNA結晶スポンジ）の創製を目的とする。これにより、従来のタンパク質立体構造解析においてボトルネックとなっている網羅的実験が必要な「タンパク結晶化」を介することなく立体構造解析を可能にするための新手法の開発を目指す。従来のDNAナノ構造体設計法（DNAタイル、DNAオリガミ）とは異なる「DNA修飾ナノ粒子超格子（DNA-NP）の結晶化機構を模した設計法」でDNA結晶スポンジを実現する狙いである。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
研究の進め方としては、申請時の予定通り進めた課題と変更が生じた課題があるが、着実に研究を進展させることができた。
DNA修飾ナノ粒子結晶のデザインに関しては、空孔サイズの大きい所謂スカスカなDNA修飾ナノ粒子結晶の高品質成長に取り組んだ。効率よくゲスト分子の取り込みを行うためには、粒径の揃った単結晶に成長させることが理想的であるが、スカスカな結晶になる程結晶性の良い単結晶を作製することが難しい。結晶化条件を最適化することで、スカスカなDNA修飾ナノ粒子結晶の高品質化に取り組んだ。
DNA修飾ナノ粒子結晶にゲスト分子を取り込む課題は、透過型電子顕微鏡（TEM）、及び超解像顕微鏡により、DNA修飾ナノ粒子結晶の像と同領域にゲスト分子が確認された。DNA修飾ナノ粒子結晶が水溶性の結晶スポンジとして機能することを示唆しているといえる。
ゲスト分子の取り込み過程には、当初予想していた以上に様々な物理があり、学術的に深く考察する必要があることがわかってきた。今年度は、ゲスト分子取り込み前に行うDNA修飾ナノ粒子結晶の乾燥・収縮過程に関する研究を深めた。乾燥（脱水）してもDNA修飾ナノ粒子結晶の対称性を維持できる条件に関しては、空孔の小さな結晶においては解明されつつあるが、空孔の大きいスカスカな結晶に関しては、今後も引き続き取り組む予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、申請書記載の実験計画通りに進展した部分と、進め方に変更が生じながらも予期せぬ成果が得られた部分がある。DNA修飾ナノ粒子結晶にゲスト分子を取り込む課題は、予定通り進んでいる。同時に、ゲスト分子の取り込み過程には、当初予想していた以上に様々な課題があり、学術的に深く考察する必要性があることがわかってきた。今年度は、ゲスト分子取り込み前に行うDNA修飾ナノ粒子結晶の乾燥過程に関する研究を深め、良い成果が得られた。よって、おおむね順調に進展している、と言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
DNA修飾ナノ粒子結晶へのゲスト分子取り込み及び空孔への配置に関しては、研究が進展するにつれ、追及すべき課題が多くあることがわかってきた。DNA修飾ナノ粒子結晶デザインと空孔の大きさ、結晶対称性とゲスト分子取り込み効率、DNA修飾ナノ粒子結晶及びゲスト分子のチャージと取り込み効率との関係、静電相互作用によりゲスト分子を取り込むためのDNA修飾ナノ粒子結晶内部のチャージコントロール等が重要項目である。
2020年度は、①DNA修飾ナノ粒子結晶デザインの改良とゲスト分子取り込み効率の向上、②乾燥を伴わないゲスト分子の取り込み方法の模索（塩濃度変化による結晶収縮・膨張、及び結晶内部のチャージコントロール）、を優先的に進める。
|
Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
