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Efficient polymerase chain reaction from single DNA molecules

研究課題

研究課題/領域番号 18K14260
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

張 翼  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (40795358)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードHigh throughput / Microfabrication / Single molecule / Enzyme / Sensitivity / Poisson statistics / Image processing / Screening / Restriction enzyme / Electrophoresis / Digital counting / Droplet / Biosensor / Cell-free / Directed evolution / Synthetic biology / PCR / Protein synthesis / Micromanipulation / DNA / Bioreactor / Microdevice
研究成果の概要

測れないものは研究できない。本研究は、立案時からこの最も単純なフィロソフィーを駆動力とし、それの下で実施してきたものである。本研究は、大量のDNA一分子を研究対象とし、そこから派生してきた、(1) DNA一分子からの超並列化タンパク質合成、(2) DNA一分子遺伝型とタンパク質表現型の対応付け、(3) DNA一分子の選択的回収と増幅、(4) 非増幅反応によるDNA一分子検出、の一連の研究開発を成し遂げた。この過程の中で、世界最高活性をもつ酵素の獲得、デジタル・スクリーニング理論の樹立、および世界最高感度をもつDNA消化酵素評価手法の確立に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The massively parallel, highly uniform, and individually addressable femtoliter droplet array technology offered a high-end standard and new possibilities for future diverse bioanalytical applications. The integrated system also stressed the significance of the multidisciplinary approach.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A single-molecule counting approach for convenient and ultrasensitive measurement of restriction digest efficiencies2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yi、Nunoura Takuro、Nishiura Daisuke、Hirai Miho、Shimamura Shigeru、Kurosawa Kanako、Ishiwata Chieko、Deguchi Shigeru
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 12 ページ: e0244464-e0244464

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0244464

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yi、Kurosawa Kanako、Nishiura Daisuke、Tei Mika、Tsudome Mikiko
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: (160) 号: 160

    • DOI

      10.3791/60945

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiplexed single-molecule enzyme activity analysis for counting disease-related proteins in biological samples2020

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto, Toru Komatsu, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Taiki Inoue, Mitsuyasu Kawaguchi, Hidehiko Nakagawa, Takaaki Ueno, Takuji Okusaka, Kazufumi Honda, Hiroyuki Noji, Yasuteru Urano
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 6 号: 11

    • DOI

      10.1126/sciadv.aay0888

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accurate high-throughput screening based on digital protein synthesis in a massively parallel femtoliter droplet array2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Yoshihiro Minagawa, Hiroto Kizoe, Kentaro Miyazaki, Ryota Iino, Hiroshi Ueno, Kazuhito V Tabata, Yasuhiro Shimane, Hiroyuki Noji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 5 号: 8 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1126/sciadv.aav8185

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A cell culture-independent approach for treasure hunting of marine microbial proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      JAMSTEC International Day
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large-scale femtoliter droplet array for ultrahigh-throughput protein screening2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      CAS KLSMN Forum No. 234
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A SINGLE-MOLECULE VIEW OF RESTRICTION DIGESTS2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Takuro Nunoura, Daisuke Nishiura, Miho Hirai, Shigeru Shimamura, Shigeru Deguchi
    • 学会等名
      第6回新学術領域「ネオウイルス学」領域班会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto, Toru Komatsu, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Hiroyuki Noji, Yasuteru Urano
    • 学会等名
      The 56th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロデバイスを用いた単一酵素活性検出による病態診断法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      坂本眞伍、小松徹、渡邉力也、張翼、野地博行、浦野泰照
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 1分子酵素活性プロファイリングによる疾患関連酵素の超高感度検出2019

    • 著者名/発表者名
      坂本眞伍, 小松徹, 渡邉力也, 張翼, 井上大輝, 川口充康, 中川秀彦, 植野高章, 奥坂拓志, 本田一文, 野地博行, 浦野泰照
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 異分野融合によるタンパク質探索ツールの開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      張翼
    • 学会等名
      第97回生命科学若手セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of enzymomics approach to search for disease-related alternation of enzymatic functions2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Komatsu, Jun Onagi, Yuki Ichihashi, Shingo Sakamoto, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Hiroyuki Noji, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
    • 学会等名
      The 56th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Accurate high-throughput screening based on digital protein synthesis in a massively parallel femtoliter droplet array2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      Fourth Microbial Single Cell Genomics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Digital protein screening2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      第4回 岡崎発動分子科学セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 特集 こんな技術が欲しかった

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/j/pr/wp-content/uploads/2020/12/BE165all.pdf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 「大海撈針にも楽な道がある デジタル・タンパク質スクリーニング・システム」

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/sugar/j/research/20191003/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 核酸分解酵素の核酸分解効率を求める方法2019

    • 発明者名
      張翼, 布浦拓郎
    • 権利者名
      国立研究開発法人海洋研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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