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DNAオリガミを用いた生体分子ナノシステムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 11F01345
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 生体関連化学
研究機関京都大学

研究代表者

杉山 弘  京都大学, 理学研究科, 教授

研究分担者 ARIVAZHAGAN Rajendran  京都大学, 理学研究科, 外国人特別研究員
ARIVAZHAGAN Rajendran  京都大学, 理学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2011年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードHigh-Speed AFM / G-quadruplex / HIV proteins / G-triplex / DNA nanostructures / Single-molecule analysis / DNA origami / DNA nano device / B-Z conformation / G-quadruplex DNA / Conformational change / Single-molecular study / Real-time analysis / Atomic force microscopy / DNA self-assembly
研究概要

1)カリウムイオンによるG-四重鎖DNA形成 : まず、KCI溶液で四分子G-四重鎖の形成の直接可視化と単一分子解祈を行った。塩化カリウムの非存在下では、組み込まれた二重鎖は相互作用がなく、お互いに平行のDNAが観測された。塩化カリウムの添加によりG-四重鎖構造の形成を誘導した。さらに、KCl溶液添加によるG-四重鎖形成と、KC1を含まない緩衝液の添加でG-四重鎖が破壊できることをリアルタイムで観測できた。DNA折り紙を使って我々はストランドの向き、トポロジーおよびG-四重鎖の化学量論を制御すること成功した。
2) G-四重鎖結合性リガンドによって誘導されるDNAのシナプス構造 : 次に、一方の端にリンカーを含むビオチンでbisquinoliniumピリジンジカルボキサミドによって誘発されるG-四重鎖の形成の直接観察を検討した。リガンドの存在下では、特徴的なX字構造が観測されG-四重鎖構造の形成を誘導した。リガンドによって誘導されるG-四重鎖にストレプトアビジンを添加すると、X字状の中央にタンパク質が結合しリガンドが四重鎖に結合していることを示した。
3)分子シャペロンとしてのHIV-1ヌクレオカプシドタンパク質 : HIV-1ヌクレオカプシドタンパク質は、核酸シャペロンと呼ばれ、これまでのところ化学量論、NCP-NCPの相互作用、G-四重鎖形成にシャペロン活性についてはあまりよく分かっていない。我々は、DNA折り紙を使って前駆体タンパク質NCPl5、成熟NCp7の性質について直接的およびリアルタイム分析を行った。タンパク質粒子は、主に溶液中では単量体の形態で存在することが見出され、二量体及び多量体は、溶液中および、四重鎖構造に結合状態で観察された。G-四重鎖への結合形成や解離の様子がリアルタイムに観察され、中間体の状態もまた可視化した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (8件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Direct and single-molecule visualization of the solution-state structures of G-hairpin and G-triplex intermediates2014

    • 著者名/発表者名
      A. Kajendran, M. Endo, K. Hidaka. H. Sugivama
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 号: 16 ページ: 4107-4112

    • DOI

      10.1002/anie.201308903

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] G-quadruplex-binding ligand-induced DNA synapsis inside a DNA origami frame2014

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka. P. L. T. Iran. M. P.
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 4 号: 12 ページ: 6346-6355

    • DOI

      10.1039/c3ra45676e

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] HIV-I nucleocapsid proteins as molecular chaperones for tetramolecular antiparallel G-quadruplex formation2013

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka, P. L. T. Tran. J. -L.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 49 ページ: 18575-18585

    • DOI

      10.1021/ja409085j

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct and real-tine observation of rotary movement of a DNA nanomechanical device2013

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka, H. Sugiyama
    • 雑誌名

      J.Am, Chem. Soc.

      巻: 135 号: 3 ページ: 1117-1123

    • DOI

      10.1021/ja310454k

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of the two-dimensional crystallization of DNA origami with various loop arrangements2013

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka, H. Sugiyaia
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 号: 7 ページ: 686-688

    • DOI

      10.1039/c2cc37257f

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deciphering DNA-based asymmetric catalysis through intramolecular Friedel-Crafts alkylations2012

    • 著者名/発表者名
      S. Park, K. Ikehata, R. ffatabe, Y. Hidaka, A. Rajendran, H. Sugiyana
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 48 号: 84 ページ: 10398-10400

    • DOI

      10.1039/c2cc35625b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Molecule Analysis Using DNA Origami2012

    • 著者名/発表者名
      A.Rajendran, M.Enao, H.Sugiyama
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed.

      巻: 51 号: 4 ページ: 874-890

    • DOI

      10.1002/anie.201102113

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA origami: Synthesis and self-assembly2012

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, H. Sugiyama
    • 雑誌名

      Curr. Protoc. Nucleic Acid Che

      巻: 48

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA Origami : Synthesis and Self-Assembly2012

    • 著者名/発表者名
      A.Rajendran, M.Kndo, H.Sugiyama
    • 雑誌名

      Curr.Protoc.Nucleic Acid Chem.

      巻: 48 号: 1

    • DOI

      10.1002/0471142700.nc1209s48

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] DNAナノ構造内でのB-Z転移の1分子観察2013

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka, and H. Sugiyama
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      Ritsumeikan Univ.,日本
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Structural DNA nanotechno logy: DNA as a nanoscale material2012

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran
    • 学会等名
      School of ChenicaI Sciences, Univers i ty of Madras
    • 発表場所
      Chennai. Tamil Nadu, India(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Structural DNA nanotechnology: Materials world of DNA2012

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran
    • 学会等名
      School of Biosciences and Technology. VIT llniversity
    • 発表場所
      Ve11ore, Tamil Nadu, India(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] DNA origami: A nanoscale material fully made of DNA2012

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran
    • 学会等名
      1st International workshop 01 green nanotechnology
    • 発表場所
      Belgaum, Karnataka, India(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Two-dimensional self-assembly and photo-cross-linking induced thermal-s tabilization of DNA origami structures2012

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka, and H. Sugiyaia
    • 学会等名
      91h Annual conference on foundat ions of nanoscience(FNANO12)
    • 発表場所
      Snowbird, Utah, USA
    • 年月日
      2012-04-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 光クロスリンク反応を利用したDNAオリガミの安定化及び自己集合への応用2012

    • 著者名/発表者名
      Arivazhagan Rajendran, 遠藤政幸、日高久美、杉山弘
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      横浜,日本
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Two-Dimensional Self-Assembly and Higher-Temperature Resistance of DNA Origami Structures2011

    • 著者名/発表者名
      A.Rajendran
    • 学会等名
      11th i-CeMS International Symposium, "Chemical Control of Cells"
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2011-12-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Programmed Self-Assembly and Thermal-Stabilzation of DNA Origami Nanostructures2011

    • 著者名/発表者名
      A.Rajendran, M.Endo, Y.Katsuda, K.Hidaka, H.Sugiyama
    • 学会等名
      The 38th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2011-11-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] DNA G-quadruplexes as new anticancer targets (Future Science Ltd, London)2014

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, T. Li, M. Endo, H. Sugiyama
    • 出版者
      Direct observation of G-quadruplexes using DNA origami nanoscaffold(印刷中)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] G-auadruplex nanostruetures probed at the single molecu1ar level by lorce-based nethods2013

    • 著者名/発表者名
      S. Dhakal, H. Mao, A. Rajendran, I Endo, H. Sugiyama
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Structural and functional analysis of proteins by high-speed atomic force microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, M. Endo, H. Sugiyama
    • 出版者
      Adv. Protein Chem. Struct. Biol., Elsevier
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-12-22   更新日: 2024-03-26  

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