DNA構造転移とバイオミネラリゼーションの調和による動的躍動なナノ結晶クラスター

• 研究課題/領域番号: 21686076
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 梅津 光央 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70333846)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円); 2011年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2010年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2009年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: ナノバイ / ナノ材料 / 生物・生体工学 / 自己組織化 / 分子認識 / ナノバイオ / DNA / ペプチド / バイオミネラリゼーション / ナノアセンブリ

研究概要

DNA分子は高分子電解質の性質を持ち、DNA表面にカチオンが濃縮することによって、渦上に凝集したグロビュール構造へ転移する。本研究では、研究代表者が近年開発した金属イオンを用いたDNAグロビュール構造の形成技術と自身がこれまで蓄積したバイオミネラリゼーション技術を組み合わせることによって、目的結晶構造を持つ金属・半導体・セラミックスナノ結晶をDNAグロビュール構造に沿ってクラスター化させる技法を確立し、そして、外的刺激によって可逆的に構造・機能が変化するナノ結晶クラスターを作製し、エレクトロナノデバイスと多機能生体治療ナノ輸送体としての応用展開を目指した。

研究成果

• [雑誌論文] Biomimetic engineering of modular bispecific antibodies for biomolecule immobilization (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Watanabe, Kengo Kanazaki, Takeshi Nakanishi, Hidenori Shiotsuka, Satoru Hatakeyama, Masaru Kaieda Takeshi Imamura, Mitsuo Umetsu, and Izumi Kumagai
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 ページ: 9656-9661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Pd. DNA and Pd. CNT hybrid nanostructures for hydrogen sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohara, Yoshiharu Hatakeyama, Mitsuo Umetsu, Zhenquan Tan, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 22 ページ: 559-565
  • NAID: 10030477398
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot Hydrothermal Synthesis of an Assembly of Magnetite Nanoneedles on a Scaffold of Cyclic-diphenylalanine Nanorods (2011)
  • 著者名/発表者名: Takanari Togashi, Mitsuo Umetsu, Takashi Naka, Satoshi Ohara, Yoshiharu Hatakeyama, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: Journal of Nanoparticle Research 巻: 13 ページ: 3991-3999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of cellulolytic enzyme activity by clustering of cellulose binding domain on nanoscaffolds (2011)
  • 著者名/発表者名: Do-Myoung Kim, Mitsuo Umetsu, Kyo Takai, Takashi Matsuyama, Nobuhiro Ishida, Haruo Takahashi, Ryutaro Asano, and Izumi Kumagai
  • 雑誌名: Small 巻: 7 ページ: 656-664
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material-binding peptide application-ZnO crystal structure control by means of a ZnO-binding peptide- (2011)
  • 著者名/発表者名: Takanari Togashi, Nozomi Yokoo, Mitsuo Umetsu, Satoshi Ohara, Takashi Naka, Seiichi Takami, Hiroya Abe, Izumi Kumagai, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 111 ページ: 140-145
  • NAID: 110008460325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Pd-DNA and Pd-CNT Hybrid Nanostructures for Hydrogen Sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Ohara, Y.Hatakeyama, M.Umetsu, Z.Tan, T.Adschiri
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 22 号: 5 ページ: 559-565
  • DOI: 10.1016/j.apt.2011.05.006
  • NAID: 10030477398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioassisted capture and release of nanoparticles on nano-lithographed ZnO films (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Shimada
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22 号: 27 ページ: 275302-275302
  • DOI: 10.1088/0957-4484/22/27/275302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct immobilization of gold-binding antibody fragments for immunosensor applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Ibii, Masaru Kaieda, Satoru Hatakeyama, Hidenori Shiotuka, Izumi Kumagai, Hideki Watanabe, Mitsuo Umetsu, and Takeshi Imamura
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 82 ページ: 4229-4235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous synthesis of fine MgFe2O4 nanoparticles by supercritical hydrothermal reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Sasaki, Satoshi Ohara, Takashi Naka, Jana Vejpravova, Vladimir Sechovsky, Mitsuo Umetsu, Seiichi Takami, Balachandran Jeyadevan, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: he Journal of Supercritical Fluids 巻: 53 ページ: 92-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein-protein interactions and selection : generation of molecule-binding proteins on the basis of tertiary structural information (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takeshi Nakanishi, Ryutaro Asano, Takamitsu Hattori, and Izumi Kumagai
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 277 ページ: 2006-2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Affinity Anti-inorganic Material Antibody Generation by Integrating Graft and Evolution Technologies. POTENTIAL OF ANTIBODIES AS BIOINTERFACE MOLECULES (2010)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu Hattori, Mitsuo Umetsu, Takeshi Nakanishi, Takanari Togashi, Nozomi Yokoo, Hiroya Abe, Satoshi Ohara, Tadafumi Adschiri, and Izumi Kumagai
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 285 ページ: 7784-7793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic-ligand-assisted hydrothermal synthesis of ultrafine and hydrophobic ZnO nanoparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: Tahereh Mousavand, Satoshi Ohara, Takashi Naka, Mitsuo Umetsu, Seiichi Takami, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: Journal of Materials Research 巻: 25 ページ: 219-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct and Selective Immobilization of Proteins by Means of an Inorganic Material-Binding Peptide : Discussion on Functionalization in the Elongation to Material-Binding Peptide (2010)
  • 著者名/発表者名: Nozomi Yokoo, Takanari Togashi, Mitsuo Umetsu, Kouhei Tsumoto, Takamitsu Hattori, Takeshi Nakanishi, Satoshi Ohara, Seiichi Takami, Takashi Naka, Hiroya Abe, Izumi Kumagai, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 114 ページ: 480-486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous synthesis of fine MgFe2O4 nanoparticles by supercritical hydrothermal reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Sasaki
  • 雑誌名: The Journal of Supercritical Fluids 巻: 53 ページ: 92-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] 材料ナノ表面を抗原とする抗体-ナノ世界の糊として- (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 68 ページ: 39-43
  • NAID: 10026195010
• [雑誌論文] Organic-ligand-assisted hydrothermal synthesis of ultrafine and hydrophobic ZnO nanoparticle (2010)
  • 著者名/発表者名: Tahereh Mousavand
  • 雑誌名: Journal of Materials Research 巻: 25 ページ: 219-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Palladium. polyelectrolyte hybrid nanoparticles for hydrogen sensor in fuel cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohara, Yoshiharu Hatakeyama, Mitsuo Umetsu, Kazuyoshi Sato, Takashi Naka, and Tadafumi Adschiri
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 193 ページ: 367-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal size and magnetic field effects in Co_3O_4 antiferromagnetic nanocrystals (2009)
  • 著者名/発表者名: Tahereh Mousavand
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 79 ページ: 144411-144415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Palladium-polyelectrolyte hybrid nanoparticles for hydrogen sensor in fuel cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohara
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 193 ページ: 367-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biotinylated bionanocapsules for displaying diverse ligands toward cell specific delivery (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuya Shishido
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 146 ページ: 867-874
  • 査読あり
• [学会発表] Recombinant Protein Engineering for Biofunctionalization of nanomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, T. Adschiri, I. Kumagai
  • 学会等名: Frontier 2011
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] Recombinant Protein Engineering for Biofunctionalization of nanomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: Frontier 2011
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] DNA Compaction by Metal Complexes : Homogenous Spherical Mosslike Assembly by Pd Nanoclusters on Compacted DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Yoshiharu Hatakeyama, Satoshi Ohara, Fumihiko Kawadai, Seiitch Takami, Takashi Naka, Tadafumi Adschiri
  • 学会等名: 17th International Biophycise Congress (IUPAB)
  • 発表場所: 北京, 中国
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] DNA Compaction by Metal Complexes : Homogenous Spherical Mosslike Assembly by Pd Nanoclusters on Compacted DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: 17th International Biophycise Congress (IUPAB)
  • 発表場所: 北京,中国
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Antibody Engineering as an Interface Molecule for Inorganic Nano-materials, MRS workshop (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Takanari Togashi, Tadafumi Adschiri, Izumi Kumagai
  • 学会等名: Directed Self-Assembly of Materials Workshop
  • 発表場所: ナッシュビル, 米国
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Antibody Engineering as an Interface Molecule for Inorganic Nano-materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: MRS workshop : Directed Self-Assembly of Materials Workshop
  • 発表場所: ナッシュビル,米国
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Nanoclustering design for the construction of artificial cellulosomes : High enhancement of cellulolytic enzyme activity by clustering on nanoscaffolds (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Do-Myoung Kim, Kyo Takai, Takashi Matsuyama, Nobuhiro Ishida, Haruo Takahashi, Ryutaro Asano, Izumi Kumagai
  • 学会等名: 2011 E-MRS
  • 発表場所: ニース, フランス
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Nanoclustering design for the construction of artificial cellulosomes : High enhancement of cellulolytic enzyme activity by clustering on nanoscaffolds (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: 2011 E-MRS
  • 発表場所: ニース,フランス(依頼)
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Antibody Engineering as a Novel Interface Molecule for Inorganic Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Satoshi Ohara, Takeshi Nakanishi, Izumi Kumagai
  • 学会等名: American Chemical Society Spring 2011 National Meeting
  • 発表場所: アナハイム, 米国
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Antibody Engineering as a Novel Interface Molecule for Inorganic Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: American Chemical Society Spring 2011 National Meeting
  • 発表場所: アナハイム,米国
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] 低エネルギー負荷社会を指向した蛋白質デザイン (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] 低エネルギー負荷社会を指向した蛋白質デザイン (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 盛岡(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] 無機結晶面を識別する抗体の建設的な作り方 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央, 服部峰充, 冨樫貴成, 阿尻雅文, 熊谷泉
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 抗体分子を利用した異種材料間インターフェイス開発:バイオイメージングへの展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央, 服部峰充, 広瀬達也, 阿尻雅文, 熊谷泉
  • 学会等名: 第42回化学工学会秋季大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] 「ナノ」の視点から考える蛋白質とナノ材の接点 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 化学生命工学談話会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-07-31
• [学会発表] 「ナノ」の視点から考える蛋白質とナノ材の接点 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 化学生命工学談話会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-31
• [学会発表] Antibody Engineering as a Novel Interface Molecule for Inorganic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Takanari Togashi, Takuya Hirose, Izumi Kumagai
  • 学会等名: 2010 E-MRS
  • 発表場所: ストラスブール, フランス
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] Antibody Engineering as a Novel Interface Molecule for Inorganic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: 2010 E-MRS
  • 発表場所: ストラスブール,フランス
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] The generation of the antibodies with high affinity for inorganic nanomaterials by peptide-grafting and molecular evolutionary methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu, Takamitsu Hattori, Satoshi Ohara, Takeshi Nakanishi, Izumi Kumagai
  • 学会等名: 2010 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ, 米国
  • 年月日: 2010-04-06
• [学会発表] The generation of the antibodies with high affinity for inorganic nanom aterials by peptide-grafting and molecular evolutionary methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: 2010 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ,米国
  • 年月日: 2010-04-06
• [学会発表] ナノ材を抗原とするペプチド・抗体:発見とナノバイオ展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: (社)表面技術協会第35回「ナノテク部会」研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-21
• [学会発表] ナノ材を抗原とするペプチド・抗体:発見とナノバイオ展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: (社)表面技術協会 第35回「ナノテク部会」研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-21
• [学会発表] Protein engineering for bioimaging (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Umetsu
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Bioimaging
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] dentification of Induim Tin Oxide interfacial-specific peptides by phage display system (2009)
  • 著者名/発表者名: 広瀬達也, 梅津光央, 熊谷泉
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Material-binding antibody as an innovational tool for manipulating nano-materials (2009)
  • 著者名/発表者名: 服部峰充
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Identification of Induim Tin Oxide interfacial-specific peptides by phage display system (2009)
  • 著者名/発表者名: 広瀬達也
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Protein manipulation via peptide with affinity for liquid surface (2009)
  • 著者名/発表者名: 金渡明
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] ナノ材を抗原とするペプチド・抗体のナノバイオ展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 第19回MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] ナノ材を抗原とするペプチド・抗体:ナノ世界のポストイット (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 第三回物質科学フロンティアセミナー-ものづくりを基盤とする最先端科学:分子の設計、創造、そして解明-
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] How high affinity material binding antibody can recognize inorganic surface (2009)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu Hattori
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] 金属材料表面特異的抗体から発想されるナノ素材機能化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 服部峰充, 梅津光央, 中西猛, 熊谷泉
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] モジュール集積化によるセルラーゼの高機能化:抗体工学的発想による新奇セルラーゼ開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 第61回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 抗体は無機材料表面を認識できるか?:材料特異的ラクダ抗体断片の界面結合挙動解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 第41回化学工学会秋季大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 抗体工学的発想による酵素セルラーゼの高機能化研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 第24回生体機能関連化学シンポジウム,第12回バイオテクノロジー部会シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 無機材料界面認識抗体によるナノ粒子機能化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 服部峰充
  • 学会等名: 第24回生体機能関連化学シンポジウム,第12回バイオテクノロジー部会シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] ナノ材を抗原とするペプチド・抗体:発見・創製・ナノバイオ展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 学会等名: 第24回生体機能関連化学シンポジウム,第12回バイオテクノロジー部会シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-13
• [図書] 『究極のかたちをつくる』第3章3バイオミネラリゼーションによるかたちづくり (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 出版者: 日刊工業新聞社
• [図書] 究極のかたちをつくる(バイオミネラリゼーションによるかたちづくり) (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央
  • 出版者: 日刊工業新聞社
• [備考]
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~kuma/index.htm
• [産業財産権] タンパク質集積体及びその利用 (2009)
  • 発明者名: 松山崇, 井川泰爾, 池内暁紀, 高橋治雄, 石田亘広, 片平悟史, ジョソンジン, 梅津光央, 熊谷泉, 浅野竜太郎
  • 権利者名: (株)豊田中央研究所, 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権番号: 2009-223331
  • 出願年月日: 2009-09-28