ナノ開口による転写反応の分子機構の解析

• 研究課題/領域番号: 17K19351
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 原田 慶恵 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (10202269)
• 研究協力者: 多田隈 尚史 ; 中尾 公子 ; 韓 龍雲 ; 福本 紘大 ; 増渕 岳也
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: ナノバイオロジー / 生物物理 / ナノバイオ / 蛋白質

研究成果の概要

転写は遺伝子発現の最初の機構であり、非常に重要である。本研究では、リアルタイムの転写可視化を目指して、その基盤技術である、ナノ開口法の改良を行った。その結果、基板作製手順や、表面処理の最適化を行い、基板間のバラつきを抑えることに成功した。また、転写では、レール(DNA)が3次元で折れ曲がるので、その上を運動する酵素(RNAポリメラーゼ)や、制御因子の3次元的な空間配置や、その結果引き起こされる相互作用の強弱が重要であるが、DNAナノ構造を用いることで、ナノメートル精度で転写関連因子の空間配置を制御する基盤技術を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

タンパク質や核酸など生体分子間の相互作用は、生命現象の基本であり、本研究で確立した方法は、これらの分子機構を理解する上で有用である。本研究では、精製した因子を用いているが、作製したナノ開口チップには、細胞抽出液や細胞そのものを載せる事も可能であり、将来的には、1分子レベルの高感度検出が可能な利点を生かし、臨床検査などへの展開も期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Enrichment of ODMR-active nitrogen-vacancy centres in five-nanometre-sized detonation- synthesized nanodiamonds: Nanoprobes for temperature, angle and position (2018)
  • 著者名/発表者名: Sotoma S, Terada D, Segawa TF, Igarashi R, Harada Y, Shirakawa M.
  • 雑誌名: Sci.Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 5463-5463
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23635-5
  • NAID: 120006517896
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Construction of integrated gene logic-chip (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Hao Qi, Ryosuke Iinuma, Yuya Miyazono, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda, Hisashi Tadakuma
  • 雑誌名: Nat. Nanotechnol. 巻: 13 号: 10 ページ: 933-940
  • DOI: 10.1038/s41565-018-0202-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] One-Pot Synthesis of Highly Dispersible Fluorescent Nanodiamonds for Bioconjugation (2018)
  • 著者名/発表者名: Terada Daiki、Sotoma Shingo、Harada Yoshie、Igarashi Ryuji、Shirakawa Masahiro
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 29 号: 8 ページ: 2786-2792
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.8b00412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Commonly stabilized cytochromes c from deep-sea Shewanella and Pseudomonas (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujii Sotaro、Masanari-Fujii Misa、Kobayashi Shinya、Kato Chiaki、Nishiyama Masayoshi、Harada Yoshie、Wakai Satoshi、Sambongi Yoshihiro
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 82 号: 5 ページ: 792-799
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1448255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Live Cell Imaging Using Photoswitchable Diarylethene-Doped Fluorescent Polymer Dots (2017)
  • 著者名/発表者名: Osakada Yasuko、Fukaminato Tuyoshi、Ichinose Yuma、Fujitsuka Mamoru、Harada Yoshie、Majima Tetsuro
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 12 号: 20 ページ: 2660-2665
  • DOI: 10.1002/asia.201701038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Studies on Biomolecules Using Single-Molecule Imaging Technique (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: Deutsch-Japan Kolloquien 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantitative analysis of biomolecular complexes using Zero-Mode Waveguides (ZMW) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Nakao, Hisashi Tadakuma, Yong-Woon Han, Yoshie Harada
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Poly-lysine tag increase the binding rate of SNAPf-fused protein to DNA origami (2018)
  • 著者名/発表者名: Kodai Fukumoto, Yuya Miyazono, Hisashi Tadakuma, Yoshie Harada
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
• [学会発表] ポリリジン残基の付加は、DNAオリガミへのSNAPf融合蛋白質の結合速度を向上させる (2018)
  • 著者名/発表者名: 福本紘大、宮園侑也、多田隈尚史、原田慶恵
  • 学会等名: 2019年生体運動研究合同班会議
• [学会発表] 超解像顕微鏡で探る哺乳動物細胞の収縮環形成機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上条桂樹， 加藤薫， 高橋正行， 馬渕一誠， 細谷浩史 ， 藤原敬宏， 原田慶恵
  • 学会等名: 生体運動合同班会議
• [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takashi Funatsu, Takuya Ueda
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会
• [学会発表] in vivo RNA labelling reveals dynamic regulation of ribonucleic foci in living neurons (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikumi Oomoto, Hiroki Umeshima, Yoshie Harada, Yong-Woon Han, Akimitsu Okamoto, Ohtan Wang
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会
• [学会発表] High-throughput fabrication of Zero-Mode Waveguide (ZMW) and its application to observation of bio-molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Nakao, HisashiTadakuma, Yong-Woon Han, Kodai Fukumoto, Yoshie Harada
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会
• [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Hao Qi, Ryosuke Iinuma, Yuya Miyazono, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda and Hisashi Tadakuma
  • 学会等名: CBI(情報計算化学生物)学会
• [学会発表] DNAオリガミを用いた直行性を有する転写デバイスの合理的設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 増渕岳也, 遠藤政幸, 飯塚怜, 井口彩香, Dong Hyun Yoon, 関口哲志, Hao Qi, 飯沼良介, 宮薗侑也, 庄子習一, 船津高志, 杉山弘, 原田慶恵, 上田卓也, 多田隈尚史
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会
• [備考] 大阪大学 蛋白質研究所 原田慶恵研 研究テーマ
  • URL: https://www.ccc.osaka-u.ac.jp/protein/nanobiology/research/
• [備考] 大阪大学 蛋白質研究所 原田慶恵研 研究テーマ
  • URL: https://www.ccc.osaka-u.ac.jp/protein/nanobiology/research/