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核酸上を一次元的に動く分子マシンの開発

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00793
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

鬼塚 和光  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00707961)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2015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DNA / 貫通構造 / 分子マシン / 人工核酸 / 機能性核酸 / 擬ロタキサン / DNAナノテクノロジー / 反応性核酸
研究実績の概要

本研究では、標的核酸に対して貫通構造体を自発的に構築し、さらにその分子の動きを制御可能な人工核酸の開発を目指した。前年度までに我々は、2種類の方法、化学反応を利用する方法とスリッピングによる方法で貫通構造体を高効率、高収率で形成することに成功し、70℃以上の高温条件下では環状化した人工核酸を動かすことにも成功していた。
本年度では、前年度までに確立した基礎技術を発展させ、37℃の条件下でも動的挙動が可能な人工核酸の開発に取り組んだ。具体的には、環状化する際にできる環状外部のテイル鎖の根元に光切断可能なo-ニトロベンジル基を修飾したリンカーを挿入した新しい人工核酸pcDNAを合成した。このpcDNAを用いてまず貫通構造体形成を試みたところ、期待通りの収率・効率で形成反応が進行した。続いてその構造体に365 nmの光を5分間照射することで、環状化したpcDNAの二つのテイル鎖を切断した。これにより、期待通り環状化核酸の熱的安定性を著しく低下させることができ、標的核酸から解離させることに成功した。さらに、光照射後、もう一度pcDNAを作用させたところ、再度貫通構造体を形成できたことから、この環状化核酸は光により標的DNA上を動いていることが示された。このような機能を持つ分子は核酸上を一次元的に動く光駆動型の分子マシンということができ、当初の目標を達成することができた。本研究で開発した基盤技術はさらに発展させることで、分子メモリーや分子ロボットの記憶に関するシステムへ展開できると考えている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of native-like crosslinked duplex RNA and study of its properties2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumitsu Onizuka, Madoka E. Hazemi, Justin M. Thomas, Leanna R. Monteleone, Ken Yamada, Shuhei Imoto, Peter Beal, Fumi Nagatsugi
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem.

      巻: 25 号: 7 ページ: 2191-2199

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2017.02.034

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pseudorotaxane formation via the slippage process with chemically-cyclized oligonucleotides2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumitsu Onizuka, Tomoko Chikuni, Takuya Amemiya, Takuya Miyashita, Kyoko Onizuka, Hiroshi Abe, Fumi Nagatsugi
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 印刷中 号: 9 ページ: 5036-5047

    • DOI

      10.1093/nar/gkx265

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 環状化核酸を用いたスリッピングによる擬ロタキサン構造形成メカニズム研究2017

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光, 千国 友子, 宮下 卓也, 永次 史
    • 学会等名
      日本薬学会 第137年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mechanistic study of pseudorotaxane formation via the slipping process targeting on nucleic acids2017

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光, 千国 友子, 宮下 卓也, 永次 史
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳制御を指向した擬ロタキサン形成オリゴ核酸の開発2016

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光, 宮下 卓也, 永次 史
    • 学会等名
      第2回日本核酸医薬学会年会
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Structural optimization of pseudorotaxane-forming oligoDNA targeting on nucleic acids2016

    • 著者名/発表者名
      K. Onizuka, T. Miyashita, F. Nagatsugi
    • 学会等名
      The 43th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 標的核酸に対して自発的に擬ロタキサン構造を形成する人工核酸の開発2016

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光, 宮下 卓也, 永次 史
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 核酸を標的とした擬ロタキサン形成オリゴ核酸の構造最適化2016

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光、宮下 卓也、雨宮 拓哉、永次 史
    • 学会等名
      日本薬学会第136年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜)
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 核酸標的擬ロタキサン形成オリゴDNAの構造最適化2016

    • 著者名/発表者名
      宮下 卓也、鬼塚 和光、永次 史
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス(京都)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of pseudorotaxane formation methods targeting on nucleic acids2015

    • 著者名/発表者名
      Kazumitsu Onizuka, Yoshihiro Ito, Hiroshi Abe, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      ハワイ(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pseudorotaxane formation via slipping process targeting on nucleic acids2015

    • 著者名/発表者名
      Kazumitsu Onizuka, Takuya Miyashita , Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      The 42th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • 発表場所
      イーグレ姫路(姫路)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 核酸を標的とした擬ロタキサン形成オリゴDNAの構造最適化2015

    • 著者名/発表者名
      宮下 卓也, 鬼塚 和光, 永次 史
    • 学会等名
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 永次研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nagatsugi/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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