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DNAを利用した機能性バイオ分子の精密配列制御および高度集積化プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 09J02674
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関九州大学

研究代表者

嶋田 如水  九州大学, 工学研究院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードアプタマー / 融合タンパク質 / DNAテンプレート / DNA-タンパク質複合体
研究概要

本研究では、DNAの特性を"鋳型"として活用した、新たなタンパク質連結体作製プロセスの確立を目指し、タンパク質機能を高度に集積化させたタンパク質連結体の作製を検討した。本方法論では、鋳型となる人工合成DNAと共に、タンパク質を鋳型上に一時的に固定化するために、特定のタンパク質に結合特異性を示すDNA(アプタマー)を利用した。これまでに、連結させるタンパク質としてトロンビンを選択し、トロンビン連結体の作製と連結場所の制御について実証した。また、塩基配列設計におけるリンカー長の検討や複合体形成に与える塩濃度の影響、トロンビンのみの連結体だけでなく、IgEを利用したDNAによるIgE-トロンビン連結体の構築による、異種タンパク質複合体の作製についても検討を行ってきた。
今年度はさらなる最適条件の検討と共に、多量体の分離精製、形状観測について検討した。結果として、作製したトロンビン連結体をサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)で分離、精製し、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、形状観測を行ったが、依然としてトロンビン連結体の画像取得には至らなかった。一方で、SECチャートを解析した結果、3量体構築(収率11%)の確認に成功し、分画が可能であることを明らかにした。また、分画した3量体、2量体は活性を保持した状態で結合していた。次に、異なるタンパク質として、IgEとトロンビンを選択し、IgE-トロンビン連結化の検討を行った。鋳型DNAがない、物理混合による架橋化では、全く架橋しないタンパク質同士を鋳型となるDNAを利用することで有意に連結化できることを明らかにし、様々なタンパク質連結体の創製へ応用できることを示した。
本研究では、鋳型DNAの配列設計により人工的にタンパク質の個数や連結順序が制御可能である点が大きな特徴であり、新たなバイオプロセスの構築とその応用性という観点から非常に興味深い結果が得られた。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Microplate assay for aptamer-based thrombin detection using a DNA-enzyme coniueate based on histidine-tag chemistry2012

    • 著者名/発表者名
      J.Shimada, et.al.
    • 雑誌名

      Analytical Biochemistry

      巻: 421 号: 2 ページ: 541-546

    • DOI

      10.1016/j.ab.2011.11.028

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Programmable protein-protein conjugation via DNA-based self-assembly2012

    • 著者名/発表者名
      J.Shimada, et.al.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: (in press) 号: 50 ページ: 6226-6226

    • DOI

      10.1039/c2cc30618b

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA-enzyme conjugate with a weak inhibitor that can specifically detect thrombin in a homogeneous medium2011

    • 著者名/発表者名
      J.Shimada, et.al.
    • 雑誌名

      Analytical Biochemistry

      巻: In press

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of a molecular detection system by a DNA-regulated enzyme conjugate2009

    • 著者名/発表者名
      Josui Shimada, et al
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering 108

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 合成DNAをテンプレートとしたタンパク質の複合・連結化プロセスの開発2011

    • 著者名/発表者名
      嶋田如水
    • 学会等名
      化学工学会第43回秋季大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知)
    • 年月日
      2011-09-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] DNA assisted control of enzymatic activity for aptamer-based thrombin detection2010

    • 著者名/発表者名
      Josui Shimada
    • 学会等名
      The 23nd International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      福岡・九州産業大学
    • 年月日
      2010-12-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] DNAを利用したタンパク質の連結化方法2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田如水
    • 学会等名
      化学工学会第42回秋季大会
    • 発表場所
      京都・同志社大学
    • 年月日
      2010-09-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] DNAを利用したタンパク質連結体創製プロセスの開発2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田如水
    • 学会等名
      第21回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
    • 発表場所
      熊本・熊本大学
    • 年月日
      2010-07-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Aptamer-based thrombin detection by the DNA-assisted inhibition of enzyme2010

    • 著者名/発表者名
      Josui Shimada
    • 学会等名
      Pacifichem 2010
    • 発表場所
      アメリカ・ハワイ
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Aptamer-based thrombin detection system by utilizing the switching of enzymatic activity2009

    • 著者名/発表者名
      Josui Shimada
    • 学会等名
      The 22nd International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      韓国・Daejeon Convention Center
    • 年月日
      2009-12-05
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Design of a molecular detection system by a DNA-regulated enzyme conjugate2009

    • 著者名/発表者名
      Josui Shimada
    • 学会等名
      Asia Pacific Biochemical Engineering Conference 2009
    • 発表場所
      兵庫・神戸国際会議場
    • 年月日
      2009-11-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] DNAを利用した酵素の活性制御と特定分子検出システムの開発2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田如水
    • 学会等名
      化学工学会第41回秋季大会
    • 発表場所
      広島・広島大学
    • 年月日
      2009-09-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] DNAアプタマーを利用した特定分子応答性を有した酵素活性スイッチングシステム2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田如水
    • 学会等名
      第24回生体機能関連化学シンポジウム、第12回バイオテクノロジーシンポジウム
    • 発表場所
      福岡・九州大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Aptamer-Based Thrombin Detection System by DNA-Regulated Enzyme Conjugate2009

    • 著者名/発表者名
      Josui Shimada
    • 学会等名
      The 2nd YonseiUniversity BK21/Kyushu University Global-COE Joint Symposium on 'Frontier Molecular Systems'
    • 発表場所
      韓国・Yonsei Univ.
    • 年月日
      2009-08-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] DNAを利用したタンパク質連結体創製プロセスの開発2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田如水
    • 学会等名
      第20回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
    • 発表場所
      熊本・阿蘇プラザホテル
    • 年月日
      2009-07-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2024-03-26  

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