完全弾性体を目指したDNAナノゲル薄膜の構築とその評価

• 研究課題/領域番号: 25410173
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 古澤 宏幸 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (60345395)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 水晶発振子 / アドミッタンス解析 / エネルギー散逸値 / 動的粘弾性測定 / 貯蔵弾性率 / 損失弾性率 / DNAネットワーク薄膜 / ポリジメチルシロキサン

研究成果の概要

本研究は精密な構造を形成可能な生体高分子であるDNAを利用して完全均一性構造体のゲル薄膜をずり振動を生じる水晶発振子基板上に構築し、27および81 MHzで振動させることで動的粘弾性測定を行い、従来の不均一構造体のゲルでは見られないような特異な力学物性を示すかどうかを明らかにすることを目的とし、(1) DNA鎖の組み合わせによりテトラポッド構造のDNAブロックを作製しDNAネットワーク構造体を調製できたこと、(2)水晶発振子を用いた動的粘弾性測定を行いDNAネットワーク構造体の弾性率を求めることができたこと、(3)ポリジメチルシロキサン（PDMS）の弾性率に近い値を示したこと、を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] DNA compaction determined by energy dissipation measurements on a quartz‑crystal oscillator (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Furusawa and T. Ozeki
  • 雑誌名: Microsyst. Technol. 巻: 22 号: 1 ページ: 65-71
  • DOI: 10.1007/s00542-015-2655-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic characterization of small DNA-binding molecules interacting with a DNA strand on a quartz crystal microbalance (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Furusawa, H. Nakayama, M. Funasaki, and Y. Okahata
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 492 ページ: 34-42
  • DOI: 10.1016/j.ab.2015.09.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ monitoring of structural changes during formation of 30S translation initiation complex by energy dissipation measurement using 27-MHz quartz-crystal microbalance (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Furusawa, Y. Tsuyuki, S. Takahashi, and Y. Okahata
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 86 号: 11 ページ: 5406-5415
  • DOI: 10.1021/ac500487b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arginine Arrangement of Bacteriophage λ N-Peptide Plays a Role as a Core Motif in GNRA Tetraloop RNA Binding (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Furusawa, S. Fukusyo, and Y. Okahata
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 15 号: 6 ページ: 865-871
  • DOI: 10.1002/cbic.201300809
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of Thiol-Disulfide Exchange Reactions between DsbA and DsbB over a Wide pH Range (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yazawa, H. Furusawa, and Y. Okahata
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 号: 3 ページ: 241-243
  • DOI: 10.1246/cl.2013.241
  • NAID: 10031155766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Translation Enhancer Improves the Ribosome Liberation from Translation Initiation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi, H. Furusawa, T. Ueda, and Y. Okahata
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 35 ページ: 13096-13106
  • DOI: 10.1021/ja405967h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time Monitoring of Intermediates Reveals the Reaction Pathway in the Thiol-Disulfide Exchange between Disulfide Bond Formation Protein A (DsbA) and B (DsbB) on a Membrane-immobilized Quartz Crystal Microbalance (QCM) System (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yazawa, H. Furusawa, and Y. Okahata
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 50 ページ: 35969-35981
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.519876
  • 査読あり
• [学会発表] DNAゲルネットワーク・フィルムの作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸、薛 シン瑶
  • 学会等名: 第26回バイオ高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2016-07-28
• [学会発表] Observation of conformational changes of a functional RNA by using a quartz crystal microbalance with energy dissipation technique (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Furusawa
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Hawaii Convention Center（Honolulu, Hawaii）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Hydration and viscoelasticity measurements of biocompatible polymers by using quartz-crystal microbalance with energy dissipation technique (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Xue, S. Kobayashi, M. Tanaka, H. Furusawa
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Hawaii Convention Center（Honolulu, Hawaii）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 水晶発振子マイクロバランス（QCM）法について (2015)
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸
  • 学会等名: 第９回QCM研究会
  • 発表場所: 機械振興会館（東京）
  • 年月日: 2015-08-28
  • 招待講演
• [学会発表] 生体適合性を示す材料表面の物性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 薛 シン瑶、小林 慎吾、田中 賢、古澤 宏幸
  • 学会等名: 第25回バイオ高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2015-07-23
• [学会発表] 水晶発振子エネルギー散逸測定法を用いた血液適合性高分子の物性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 薛 シン瑶、小林 慎吾、田中 賢、古澤 宏幸
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Evaluation of Physical Properties of Bio-related Polymers based on Energy Dissipation of a Quartz-Crystal Microbalance (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Xue, S. Kobayashi, M. Tanaka, H. Furusawa
  • 学会等名: The 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014)
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば）
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] Measurements of Hydration Amount and Viscoelasticity of Biocompatible Polymers using Quartz-Crystal Microbalance with Dissipation Technique (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Xue, S. Kobayashi, M. Tanaka, H. Furusawa
  • 学会等名: The 2nd International Conference of Smart System Engineering 2014 (SmaSys2014)
  • 発表場所: 伝国の杜（山形・米沢）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [学会発表] DNAの柱で支える流動性脂質細胞膜の構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸
  • 学会等名: 第8回QCM研究会
  • 発表場所: 機械振興会館（東京）
  • 年月日: 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] 全反射蛍光顕微鏡を用いたDNA二重鎖形成の一分子動力学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸、矢澤 健二郎、岡畑 惠雄
  • 学会等名: 第24回バイオ高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [学会発表] 全反射蛍光顕微鏡を用いたDNA支持型脂質膜上での膜タンパク質の動的挙動解析
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸、辻 健太郎、岡畑 惠雄
  • 学会等名: 第23回バイオ高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 水晶発振子アドミッタンス法を用いるRNA鎖の動的構造変化の追跡
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸、春原 有美子、吉田 亜矢、岡畑 惠雄
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 水晶発振子アドミッタンス法を用いるHfqのRNAシャペロン活性の動的解析
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸、吉田 亜矢、岡畑 惠雄
  • 学会等名: 第７回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 生体分子と高分子の粘弾性を測る
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸
  • 学会等名: 関東高分子若手研究会2013秋の講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 水晶発振子で生体分子の構造変化をみる
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸
  • 学会等名: 平成25年度東北地区先端高分子セミナー
  • 発表場所: 仙台秋保温泉
  • 招待講演
• [学会発表] 全反射蛍光顕微鏡を用いたDNA二重鎖形成の一分子観察（１）
  • 著者名/発表者名: 古澤 宏幸、矢澤 健二郎、岡畑 惠雄
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学