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DNAオリガミ超分子の合理設計に向けた新規プラットフォーム開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18144
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関東北大学

研究代表者

川又 生吹  東北大学, 工学研究科, 助教 (30733977)

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
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードDNAオリガミ / DNAナノテクノロジー / DNAコンピュータ / データベース / 設計ソフトウェア / 分子ロボティクス / 分子サイバネティクス / DNA超分子
研究成果の概要

DNAオリガミナノ構造体について、(1)設計情報のデータベース、(2)複合体の設計ソフトウェア、(3)シミュレーションプラットフォーム、の三点を開発した。いずれのツールも、ウェブブラウザで使用可能であり、専門家でなくても容易に利用できると期待される。さらに、本研究で培ったノウハウを活用することで、様々なDNAオリガミ構造体を作製し、その機能を実験的に評価することに成功した。上記の成果は、論文や学会において報告した。また、DNAオリガミに関する書籍を2021年5月に出版する予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したDNAオリガミナノ構造体のためのソフトウェアや、本研究期間中に執筆したDNAオリガミに関する書籍は、分野への新規参入者に対する障壁を最小化し、自己組織化を用いた分子ナノテクノロジーの発展に寄与するものと考えている。その例題として申請者は、細胞の膜モデルに穴を開ける筒状のDNAナノ構造や、変形と結合の様式をプログラム可能なのDNAオリガミ分子材料などの開発に成功した。これらの研究は将来的に、スマートな投薬制御や、自己修復材料の創発につながると期待される。

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

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Web Server with a Simple Interface for Coarse-grained Molecular Dynamics of DNA Nanostructures2021

    • 著者名/発表者名
      Yudai Yamashita, Kotaro Watanabe, Satoshi Murata, Ibuki Kawamata
    • 雑誌名

      CBIジャーナル

      巻: 21 号: 0 ページ: 28-38

    • DOI

      10.1273/cbij.21.28

    • NAID

      130008031759

    • ISSN
      1347-0442, 1347-6297
    • 年月日
      2021-04-30
    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Large, square-shaped, DNA origami nanopore with sealing function on giant vesicle membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Shoji Iwabuchi, Ibuki Kawamata, Satoshi Murata, Shin-Ichiro M. Nomura
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 24 ページ: 2990-2993

    • DOI

      10.1039/d0cc07412h

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemo-mechanical Modulation of Cell Motions Using DNA Nanosprings2021

    • 著者名/発表者名
      Deepak Karna, Morgan Stilgenbauer, Sagun Jonchhe, Kazuya Ankai, Ibuki Kawamata, Yunxi Cui, Yaorong Zheng, Yuki Suzuki, Hanbin Mao
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 32 号: 2 ページ: 311-317

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.0c00674

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cascaded pattern formation in hydrogel medium using the polymerisation approach2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Abe, Satoshi Murata, Ibuki Kawamata
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: -

    • 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] DNA Ring Motif with Flexible Joints2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Shiyun、Murata Satoshi、Kawamata Ibuki
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 11 号: 11 ページ: 987-987

    • DOI

      10.3390/mi11110987

    • 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] Large deformation of a DNA origami nanoarm through the cumulative actuation of tension-adjustable modules2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Suzuki, Ibuki Kawamata, Kohei Mizunom Satoshi Murata
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 15 ページ: 6230-6234

    • DOI

      10.1002/anie.201916233

    • 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] DNA Origami “Quick” Refolding inside of a Micron-Sized Compartment2020

    • 著者名/発表者名
      Taiki Watanabe, Yusuke Sato, Hayato Otaka, Ibuki Kawamata, Satoshi Murata, Shin-Ichiro M. Nomura
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 号: 1 ページ: 8-8

    • DOI

      10.3390/molecules25010008

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Isothermal amplification of specific DNA molecules inside giant unilamellar vesicles2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sato, Ken Komiya, Ibuki Kawamata, Satoshi Murata, Shin-ichiro M. Nomura
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 印刷中 号: 62 ページ: 9084-9087

    • DOI

      10.1039/c9cc03277k

    • 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] Programmable reactions and diffusion using DNA for pattern formation in hydrogel medium2019

    • 著者名/発表者名
      Keita Abe, Ibuki Kawamata, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata
    • 雑誌名

      Molecular Systems Design & Engineering

      巻: accepted 号: 3 ページ: 639-643

    • DOI

      10.1039/c9me00004f

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pattern Formation on Discrete Gel Matrix based on DNA Computing2019

    • 著者名/発表者名
      Takuto Hosoya, Ibuki Kawamata, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata
    • 雑誌名

      New Generation Computing

      巻: 37 号: 1 ページ: 97-111

    • DOI

      10.1007/s00354-018-0047-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diffusion modulation of DNA by toehold exchange2018

    • 著者名/発表者名
      Thanapop Rodjanapanyakul, Fumi Takabatake, Keita Abe, Ibuki Kawamata, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 5 ページ: 052617-052617

    • DOI

      10.1103/physreve.97.052617

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of wireframe DNA nanostructure based on coarse-grained molecular dynamics simulated on a web server with simple interface2020

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Yudai Yamashita, Kotaro Watanabe, Sho Aradachi, Satoshi Murata
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Society (CBI) Annual Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 筒状DNAオリガミ構造によるリポソーム内外の分子拡散にむけて2019

    • 著者名/発表者名
      川又生吹, 岩渕祥璽, 野村 M. 慎一郎, 村田智
    • 学会等名
      SIG-MBI
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Current and Future Trends of DNA Molecule Computation2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata
    • 学会等名
      SIG-NAC
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A database to store design information of DNA nanostructure2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Sho Aradachi, Satoshi Murata
    • 学会等名
      Molecular Robotics Session, Chem-Bio Informatics Society (CBI) Annual Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Toward molecular diffusion through liposome membrane using DNA origami structure2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Shoji Iwabuchi, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata
    • 学会等名
      Japanese Society for Cell Synthesis Research 12.0
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A database of cadnano file to store design information of DNA nanostructure2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Sho Aradachi, Satoshi Murata
    • 学会等名
      the 25th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming (DNA25)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward making a database of design information of DNA nanostructure2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Sho Aradachi, Satoshi Murata
    • 学会等名
      Nucleic Acid Nanotechnology: from algorithmic design to biochemical applications (NANTECH2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Programming DNA reaction-diffusion system for pattern formation in hydrogel medium2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata
    • 学会等名
      Shaping Self-Assembled Mesoscale (Bio)Materials with Microengineering
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 基礎から学ぶ DNAナノ構造体の設計2018

    • 著者名/発表者名
      川又生吹.
    • 学会等名
      分子ロボ若手会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Modulating diffusion speed of DNA by toehold exchange2018

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Thanapop Rodjanapanyakul, Fumi Takabatake, Keita Abe, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata
    • 学会等名
      The 45th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry (ISNAC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Autonomous and Programmable Strand Generator Implemented as DNA Chemical Reaction Network2018

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Kawamata, Satoshi Murata
    • 学会等名
      The Society of Instrument and Control Engineers Annual Conference (SICE 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 基礎から学ぶ DNAナノ構造体の設計2018

    • 著者名/発表者名
      川又生吹
    • 学会等名
      産総研BMRI若手会・新学術「分子ロボ」若手会ジョイントセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] DNA origami入門 基礎から学ぶDNAナノ構造体の設計技法2021

    • 著者名/発表者名
      川又生吹, 鈴木勇輝, 村田智
    • 総ページ数
      272
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      9784274227134
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 分子ロボティクス概論 分子のデザインでシステムを創る2019

    • 著者名/発表者名
      川又生吹, 他 (分子ロボティクス研究会著), 村田智編
    • 総ページ数
      312
    • 出版者
      eBook Series No.3 情報計算化学生物学会 (CBI学会)出版
    • ISBN
      9784990907648
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 分子ロボティクス概論2019

    • 著者名/発表者名
      分子ロボティクス研究会
    • 総ページ数
      302
    • 出版者
      CBI
    • ISBN
      9784990907648
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Ibuki Kawamata

    • URL

      https://ibuki-kawamata.org/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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