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ナノ分子配置技術を用いた遺伝子発現デバイスの合理的設計

研究課題

研究課題/領域番号 15J08491
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 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

増渕 岳也  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードDNA origami / T7 RNA Polymerase / Transcription
研究実績の概要

本年度は、前年度までに作製手法を確立した遺伝子発現分子デバイスへのシグナル検知機構の実装を目指した。シグナルとしては拡張性からmiRNA配列を選択し、核酸間相補鎖形成に伴い二次構造を変化させるセンサー配列を分子デバイス中因子のリンカー部分に導入したところ、シグナルに応じた因子間距離の制御が可能となった。単純なON、OFFセンサーやONセンサーを連続して導入した二入力AND回路、三入力AND回路の実装に成功し、1分子デバイス単位で機能することも確認された。また、各リンカー長や因子間距離の再設定により、三入力ANDは三入力ORや三入力多数決への変換が容易に変換可能であることも示された。さらに低分子に結合し二次構造を変化させるアプタマー配列やDNA結合タンパク質であるLacIタンパク質の認識部位をセンサー配列として用いることで、低分子やタンパク質をシグナルとしても利用可能であることが示された。これらセンサー機構の実装は、細胞内環境に自律応答する遺伝子発現デバイスや、微量miRNAからのシグナル増幅が可能という特徴を活かした医療検知デバイスへの応用可能性を広げるものである。また、遺伝子回路を構築する分子デバイスという観点では、従来の手法では実装に多種因子が必要であった三入力多数決回路を分子間距離の調節のみで実現しており、遺伝子回路の構築手法に新たな視点をもたらす結果となった。これら研究成果は、国際学会1件(RNA2016)、国内学会2件(CBI学会2016年大会、第54回日本生物物理年会)において発表を行っている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] RNA Study Using DNA Nanotechnology.2016

    • 著者名/発表者名
      *Tadakuma H, Masubuchi T, Ueda T.
    • 雑誌名

      Prog Mol Biol Transl Sci

      巻: 139 ページ: 121-163

    • DOI

      10.1016/bs.pmbts.2015.11.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2016

    • 著者名/発表者名
      増渕 岳也
    • 学会等名
      RNA 2016
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都、京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction and functional analysis of DNA origami base DNA-RNAP hybrid nanomachine2016

    • 著者名/発表者名
      増渕 岳也
    • 学会等名
      CBI学会2016年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京、江戸川区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A single integrated gene nano-chip functioning in an artificial cell2016

    • 著者名/発表者名
      増渕 岳也
    • 学会等名
      第54回日本生物物理年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城、つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2015

    • 著者名/発表者名
      増渕 岳也
    • 学会等名
      BMB2015 第38回日本分子生物学学会, 第88回日本生化学大会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Construction and functional analysis of DNA origami base DNA-RNAP hybrid nanomachine2015

    • 著者名/発表者名
      増渕 岳也
    • 学会等名
      CBI学会2015年大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2015

    • 著者名/発表者名
      増渕 岳也
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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