| 研究領域 | ＤＮＡの物性から理解するゲノムモダリティ |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05935
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 東京科学大学 |
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研究代表者 |
瀧ノ上 正浩 東京科学大学, 情報理工学院, 教授 (20511249)
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| 研究分担者 |
鈴木 宏明 中央大学, 理工学部, 教授 (20372427)
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| 研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
127,530千円 (直接経費: 98,100千円、間接経費: 29,430千円)
2024年度: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円)
2023年度: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円)
2022年度: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2021年度: 33,280千円 (直接経費: 25,600千円、間接経費: 7,680千円)
2020年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
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| キーワード | DNA液滴 / 人工クロマチン / 人工細胞・人工細胞核 / 分子コンピューティング / マイクロ流体工学 / ソフトマター / DNAナノテクノロジー / リポソーム / 人工染色体 / 人工細胞 / 人工細胞核 / 分子ロボティクス / DNA液滴・DNAゲル / DNAナノテクノロジ / DNAゲル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
DNAは、ナノスケールでは硬い構造を持ち、メゾスケール (ゲノムDNAスケール; 数百 nmから数十μm) では柔軟な高分子物性を示す階層性のある「ソフトマター」である。DNAのナノスケールの熱力学は分かっているものの、細胞生物学的に重要なメゾスケールの構造物性や動態については解明が進んでいない。本研究では、ゲノムDNAモデルや細胞核モデルを人工合成することにより、メゾスケールのDNAの構造物性や制御原理をナノスケールから解明することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ナノスケールの塩基配列情報に基づくDNAナノ構造体を用いて、細胞核スケールにおけるDNAの構造・物性・機能発現メカニズムをソフトマター物理学的視点から解明した。DNA液滴の粘着末端設計による表面張力や粘性の定量解析、光応答性分子による液滴の動的制御、分子混雑環境でのDNA凝集挙動やリポソーム内での転写・翻訳反応の実現を通じて、階層的かつ非平衡なDNAの物理特性の理解と再構成を達成した。これにより、細胞核機能の物理的制御に向けた新たな基盤を築いた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、DNAのナノスケール情報から細胞核スケールにおける構造や機能がどのように創発されるのかを物理学的に解明し、生命機能の階層的理解に貢献することを目的とする。特に、ナノスケールの塩基配列情報に基づくDNAの構造・物性・機能の創発過程を明らかにすることで、ゲノム機能の物理制御に基づく新たな生命理解の道を拓く。この知見は、DNAの物性を設計・制御可能とする新たな学術基盤の構築につながり、人工細胞の開発、分子ロボティクス、バイオロボット、疾患の診断・治療、分子コンピューティングなど、幅広い分野への応用が期待される。
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