DNAナノリアクターで構築する高効率な人工光合成システム

• 研究課題/領域番号: 15H05492
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中田 栄司 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (70467827)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円); 2017年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: DNAナノ構造体 / DNAナノリアクター / 多段階物質変換反応 / 人工光合成システム / モジュール型アダプター / 共有結合型アダプター / ナノリアクター

研究成果の概要

細胞には膨大な種類の酵素が存在しており、それぞれが特定の化学反応を触媒する。個々の化学反応が相互に連結し共役することで、物質やエネルギーの代謝がおこなわれ、生命が維持されている。このような連携した化学反応を試験管で構築できれば、単純に数種類の酵素を混ぜ合わせただけでは達成できない高効率な物質変換システムになると期待される。その代表例の一つは、光を利用して物質を創る光合成システムである。本研究では、DNAナノ構造体を足場として、我々が開発したモジュール型アダプターを利用してDNAナノ構造体上に複数種類の酵素を配置し、高効率な多段階反応を実現するDNAナノリアクターの開発をおこなった。

研究成果

• [雑誌論文] DNA Origami Scaffolds as Templates for Functional Tetrameric Kir3 K+ Channels (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Tatsuki、Kiyonaka Shigeki、Nakata Eiji、Endo Masayuki、Koyama Shohei、Mori Emiko、Tran Nam Ha、Dinh Huyen、Suzuki Yuki、Hidaka Kumi、Kawata Masaaki、Sato Chikara、Sugiyama Hiroshi、Morii Takashi、Mori Yasuo
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 巻: 57 号: 10 ページ: 2586-2591
  • DOI: 10.1002/anie.201709982
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 効率的な多段階酵素反応を実現する分子コンビナート (2018)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: @
  • NAID: 40021446902
• [雑誌論文] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置する-多段階反応を効率的に進行させる分子コンビナートをつくる (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 雑誌名: Academist Journal 巻: @
• [雑誌論文] ナノレベル間隔で異なる酵素を並べる！─複雑な多段階反応を可能にする分子コンビナートへの挑戦─ (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 雑誌名: 化学 巻: 11月号
  • NAID: 40021363518
• [雑誌論文] Design of Modular Protein-Tags for the Orthogonal Covalent Bond Formation at Specific DNA Sequences (2017)
  • 著者名/発表者名: T.M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, H. Dinh, T. Morii
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 25 ページ: 8487-8496
  • DOI: 10.1021/jacs.7b01640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleic acids-templated enzyme cascades (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, E. Nakata, S. Nakano, T. Morii
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 18 号: 8 ページ: 696-716
  • DOI: 10.1002/cbic.201600703
  • 査読あり
• [雑誌論文] 若手研究者からのメッセージ (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田 栄司
  • 雑誌名: バイオテクノロジー部会 NEWS LETTER 巻: 20 ページ: 7-7
• [雑誌論文] DNAナノ構造体に酵素を配置した分子スイッチボード (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田 栄司
  • 雑誌名: 生体機能関連化学部会 NEWS LETTER 巻: 3 ページ: 3-3
• [雑誌論文] Spatially Organized Enzymes Drive Cofactor-Coupled Cascade Reactions. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. A. Ngo, E. Nakata, M. Saimura, T. Morii
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 9 ページ: 3012-3021
  • DOI: 10.1021/jacs.5b10198
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata, T. Morii
  • 学会等名: ISPAC_2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高効率な多段階酵素反応を実現するDNAナノリアクターの創製酵素を “1分子ずつ” 狙った場所に配置する (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 生体機能関連化学部会若手の会 第29回サマースクール
  • 招待講演
• [学会発表] 分子コンビナートよる非天然化合物合成システムの創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 新学術領域「生合成リデザイン」第2回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 直交性を有するモジュール型アダプターによる複数の酵素を配置した分子スイッチボード (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，Nguyen Minh Thang，才村正幸，Dinh Huyen，森井孝
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] Activity of the assembled enzyme on DNA scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Dinh, E. Nakata, T. Morii
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] Assembly of DNA Rotaxane and Catenane Inside a DNA Origami Frame (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, S.-J. Park, E. Nakata, Y. Kwon, T. Morii
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置するー試験管内での高効率な多段階反応システムへの挑戦ー (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata, T. Morii
  • 学会等名: 2nd NNBS
  • 招待講演
• [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata, T. Morii
  • 学会等名: Nano-S&T-2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 生物から学んだ分子コンビナートへの挑戦 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司
  • 学会等名: 京都大学宇治キャンパス公開 特別講演会
• [学会発表] DNAナノ構造体上に酵素を配置した分子コンビナート (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 「統合物質創製化学研究推進機構」国内シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Construction of Topologically Interlocked DNAs Inside a DNA Scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, S.-J. Park, E. Nakata, Y. Kwon, T. Morii
  • 学会等名: 第44回国際核酸化学シンポジウム/日本核酸化学会第1会年会The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry /The 1st Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Orthogonal Modular Adaptors to Locate Three Enzymes for Cascade Reaction on DNA Scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: T. M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, H. Dinh, T. Morii
  • 学会等名: 第44回国際核酸化学シンポジウム/日本核酸化学会第1会年会The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry /The 1st Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Reaction of enzymes in the ordered assembly states on DNA nanostructures (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Dinh, E. Nakata, T. Morii
  • 学会等名: 第44回国際核酸化学シンポジウム/日本核酸化学会第1会年会The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry /The 1st Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] DNAナノ構造体上に複数種類の酵素を配置した分子コンビナート (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司, 森井孝
  • 学会等名: 第6回植物二次代謝フロンティア研究会
  • 招待講演
• [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA Scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata, T. Morii
  • 学会等名: ISBC2017 The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Assembly of multiple enzymes on a DNA scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: T.M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, H. Dinh, T. Morii
  • 学会等名: ISBC2017 The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] DNA rotaxane and catenane inside a DNA nanostructure (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, S-J. Park, E. Nakata, Y. Kwon, T. Morii
  • 学会等名: ISBC2017 The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置する ー生物から学んだ分子コンビナートへの挑戦― (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 北九州工業高等専門学校 講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置する ー生物から学んだ分子コンビナートへの挑戦― (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 第11回バイオ＆マテリアル講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Efficiency of The Enzyme Cascade Reaction on a DNA Scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: LIN, Peng; NGUYEN, Thang; DINH, Huyen; NAKATA, Eiji; MORII, Takashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会2018
• [学会発表] Reaction of Carbonic Anhydrase assembled on DNA scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: DINH, Huyen; NAKATA, Eiji; KINOSHITA, Masahiro; MORII, Takashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会2018
• [学会発表] Supramolecular Assemblies of Mechanically Interlocked Components Inside a DNA Origami Frame (2017)
  • 著者名/発表者名: RAJENDRAN, Arivazhagan; PARK, Seo-jeong; NAKATA, Eiji; KWON, Youngjoo; MORII, Takashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会2018
• [学会発表] Sequence Specific Modular Adaptors for Orthogonal Location of Multiple Enzymes on a DNA scaffold (2017)
  • 著者名/発表者名: NGUYEN, Thang; NAKATA, Eiji; SAIMURA, Masayuki; MORII, Takashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会2018
• [学会発表] DNAナノ構造体を鋳型にしたナノリポソーム (2017)
  • 著者名/発表者名: 小西 宏明・DINH Huyen・中田 栄司・仲野 瞬・森井 孝
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会2018
• [学会発表] 多数のタンパク質を配置したDNAナノ構造体の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田 栄司・DINH Huyen・才村 正幸・森井 孝
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会2018
• [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置したDNAナノリアクターの創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会（2018年）
  • 招待講演
• [学会発表] 非天然化合物合成を目指した分子コンビナートの創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 生物機能化学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Factor governing the efficiency of cascade reactions by spacially organized enzymes (2016)
  • 著者名/発表者名: Tien Anh Ngo, Eiji Nakata, Masayuki Saimura, Takashi Morii
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Development of orthogonal modular adaptars for assembling multiple proteins on DNA nanostructure (2016)
  • 著者名/発表者名: Thang Minh Nguyen, Eiji Nakata, Masayuki Saimura, Takashi Morii
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Construction of an enzyme assembly on DNA scaffold via a modular adaptor (2016)
  • 著者名/発表者名: Huyen Dinh, Eiji Nakata, Tien Anh Ngo, Masayuki Saimura, Takashi Morii
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Expansion of modular adaptors for covalently locating (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakata, Thang Minh Nguyen, Masayuki Saimura, Takashi Morii
  • 学会等名: ICIRS16
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] 高効率な多段階酵素反応を実現するDNAナノリアクターの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司
  • 学会等名: 新化学技術研究奨励賞受賞講演会
  • 招待講演
• [学会発表] DNA ナノ構造体に酵素を配置した分子スイッチボードの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，森井孝
  • 学会等名: 第14回 ホスト・ゲスト化学シンポジウム
• [学会発表] DNAナノ構造体に酵素を配置した分子スイッチボード (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司，Ngo Anh Tien，Dinh Huyen，Nguyen Minh Thang，才村正幸，森井孝
  • 学会等名: 第10回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] Evaluation of orthogonal modular adaptors for assembling proteins on DNA scaffold (2016)
  • 著者名/発表者名: T.M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, T. Morii
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Activity of the assembled enzyme on DNA scaff old (2016)
  • 著者名/発表者名: H.T.T. Dinh, E. Nakata, T.A. Ngo, T. Morii
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] The efficiency of cascade reactions by spatially organized enzymes on DNA scaffold (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata, T.A. Ngo, M. Saimura, T. Morii
  • 学会等名: The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] DNAナノ構造体上で実現した高効率な多段階物質変換システム (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田栄司
  • 学会等名: 2016年度化学・生物素材研究開発奨励賞受賞講演
  • 招待講演
• [学会発表] Topologically interlocked DNA nanostructures inside a DNA origami (2016)
  • 著者名/発表者名: A. RAJENDRAN, S. PARK, E. NAKATA, Y. KWON, T. MORII
  • 学会等名: 日本化学会第97 春季年会
• [学会発表] Activity of spatially organized enzyme on DNA scaffold (2016)
  • 著者名/発表者名: H. DINH, E. NAKATA, T. MORII
  • 学会等名: 日本化学会第97 春季年会
• [学会発表] Orthogonal modular adaptors for assembling multiple enzymes on DNA scaffold (2016)
  • 著者名/発表者名: T. NGUYEN, E. NAKATA, M. SAIMURA, T. MORII
  • 学会等名: 日本化学会第97 春季年会
• [学会発表] Enzymatic cascade reactions on the DNA scaffold (2016)
  • 著者名/発表者名: E. NAKATA, H. DINH, T. NGUYEN, M. SAIMURA, T. MORII
  • 学会等名: 日本化学会第97 春季年会
• [学会発表] DNA オリガミを利用したナノリポソーム (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西宏明・中田栄司・仲野瞬・森井孝
  • 学会等名: 日本化学会第97 春季年会
• [学会発表] The rational design strategy for latent ratiometric fluorescent pH probes based on the self-assembled SNARF derivatives (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata
  • 学会等名: 10th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2016)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of various types of protein adaptors to locate a single molecule of functional protein on molecular switchboard (2015)
  • 著者名/発表者名: Tien Anh Ngo, Eiji Nakata, Huyen Dinh, Thang Minh Nguyen,
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Orthogonal assembly of RuBisCO and carbonic anhydrase on a DNA nanoscaffold (2015)
  • 著者名/発表者名: Huyen Dinh, Eiji Nakata, Tien Anh Ngo, Takashi Morii
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Development of modular adaptors to covalently locate multiple enzymes on DNA nanoscaffold (2015)
  • 著者名/発表者名: Thang Minh Nguyen, Eiji Nakata, Huyen Dinh,Tien Anh Ngo, Masayuki Saimura, Takashi Morii
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] DNAナノ構造体に機能性タンパク質を配置した分子スイッチボードの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中田 栄司・森井 孝
  • 学会等名: Workshop in 富山大学
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2015-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] Orthogonal assembly of RuBisCO and carbonic anhydrase on a DNA nanoscaffold (2015)
  • 著者名/発表者名: Huyen Dinh, Eiji Nakata, Tien Anh Ngo, Hiroki Ashida, Takashi Morii
  • 学会等名: ISNAC2015
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] Construction of DNA nanotubes toward the three-dimensionally constrained assembly of enzymes (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Nishida, Huyen Dinh, Eiji Nakata, Takashi Morii
  • 学会等名: ISNAC2015
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] Expansion of modular adaptors for covalently locating multiple enzymes on DNA nanoscaffold (2015)
  • 著者名/発表者名: Thang Minh Nguyen, Eiji Nakata, Masayuki Saimura, Takashi Morii
  • 学会等名: ISNAC2015
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] Site-specific covalent modification of individual protein molecule on (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakata, Huyen Dinh, Nguyen Minh Thang, Ngo Tien Anh,
  • 学会等名: ISNAC2015
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] DNAナノ構造体への共有結合型DNA結合アダプターを介した酵素の配置 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中田 栄司 ・ Huyen Dinh ・ Nguyen Minh Thang ・ Ngo Tien Anh ・ 才村 正幸 ・ 森井 孝
  • 学会等名: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 三次元的な酵素配置を目指したDNA ナノチューブの構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田 圭佑 ・ Dinh Huyen ・ 中田 栄司 ・ 森井 孝
  • 学会等名: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Orthogonal assembly of RuBisCO and Carbonic Anhydrase on a DNA nanoscaffold (2015)
  • 著者名/発表者名: Dinh Huyen ・ Nakata Eiji ・ Ngo Anh Tien ・ Ashida Hiroki ・ Morii Takashi
  • 学会等名: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2015-09-10
• [備考]
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/material/index.html
• [備考]
  • URL: https://pubs.acs.org/page/jacsat/vi/engineered-bio-catalysts?utm_source=JACS&utm_medium=IMG&utm_campaign=PUBS1017EJK
• [備考]
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/new-iae/NewsRelease/JP/2017/06/01-162221.html
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170518_2.html
• [備考]
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/material/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170518_2.html
• [備考]
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/new-iae/NewsRelease/JP/2017/06/01-162221.html
• [備考]
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=5281