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環境自律応答する移動型転写分子ロボットの創出

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 15H00798
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
研究機関大阪大学 (2016)
京都大学 (2015)

研究代表者

多田隈 尚史  大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (10339707)

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
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード1分子計測(SMD) / 核酸 / 蛋白質 / 分子機械 / 分子モーター / 1分子計測(SMD)
研究実績の概要

自律的に動作する分子ロボットを構築する為に、DNAナノ構造物(DNA origami)上に転写酵素(T7 RNA polymerase、以下T7 RNAP)と基質遺伝子を集積化した"転写ナノチップ"を構築し、観察を行った。本年度は、前年までの基本的な性質の評価を踏まえ、制御システムの導入に注力した。具体的には、基質遺伝子と、固定部位の間に、センサーとして機能するリンカーを入れ、外部シグナルによって、ナノチップの機能のON/OFFを制御した。活性を溶液反応系で測定した所、外部シグナル依存的に、ナノチップの転写活性をON/OFFできる事がわかった。続いて、論理演算子の組み込みを行った。外部シグナルとして、microRNA(miRNA)を用いた実験系を計画・実施した所、3入力のAND、OR、多数決回路を構築することができた。これらの演算子付ナノチップを、人工細胞に見立てたエマルジョンの中に閉じ込めて、非常に薄い濃度で活性を測定した所、1分子で動作することがわかった。すなわち、1分子のチップで、検出・演算・出力の機能を併せ持つ、自律的ナノデバイスの構築に成功した。そこで、このナノチップを組合わせた遺伝子回路を構築し、人工細胞の中に入れた所、miRNAのプロファイルに自律的に応答する事に成功した。これらの成果は、従来、多種・多数の生体因子を用いる必要があった論理機能の実現が、1分子のチップで実現できる事を示唆しており、従来作製することが難しかったより複雑な遺伝子回路の構築に有用であると期待される。

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

    (14件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] RNA Study Using DNA Nanotechnology.2016

    • 著者名/発表者名
      *Tadakuma H, Masubuchi T, Ueda T.
    • 雑誌名

      Prog Mol Biol Transl Sci

      巻: 139 ページ: 121-163

    • DOI

      10.1016/bs.pmbts.2015.11.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-molecule analysis of the target cleavage reaction by Drosophila RNAi enzyme complex2015

    • 著者名/発表者名
      Yao C, Sasaki HM, Ueda T, *Tomari Y, *Tadakuma H
    • 雑誌名

      Molecular Cell (in press)

      巻: - 号: 1 ページ: 125-132

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2015.05.015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2016

    • 著者名/発表者名
      Masubuchi T, Tadakuma H, Endo M, Iizuka R, Sugiyama H, Harada Y, Funatsu T, Ueda T
    • 学会等名
      CBI学会2016年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 転写ナノチップを用いた、転写機構の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      多田隈尚史
    • 学会等名
      第39回 日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of DNA origami base gene transcription nano chip2016

    • 著者名/発表者名
      多田隈尚史
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Holliday junction DNA facilitates RuvA-RuvB complex formation2016

    • 著者名/発表者名
      Yong-Woon Han, Reiko Yamamoto, Kimiko Nakao, Hisashi Tadakuma, Yoshie Harada
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A single integrated gene nano-chip functioning in an artificial cell2016

    • 著者名/発表者名
      増渕、遠藤、飯塚、井口、Hyun、関口、Qi、飯沼、宮薗、庄子、船津、杉山、原田、上田、多田隈
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 神経分化時における神経細胞内温度イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      Masaki Kinoshita, Kohki Okabe, Hisashi Tadakuma, Yoshie Harada
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2016

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takashi Funatsu, Takuya Ueda
    • 学会等名
      RNA2016
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府・京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2015

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda
    • 学会等名
      BMB2015 第38回日本分子生物学学会, 第88回日本生化学大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Construction and functional analysis of DNA origami base DNA-RNAP hybrid nanomachine2015

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda
    • 学会等名
      CBI学会2015年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2015

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 現代化学 No.5482016

    • 著者名/発表者名
      藤原慶、多田隈尚史
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      現代化学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] DNA分子デザインのすべて~BIOMOD虎の巻2016

    • 著者名/発表者名
      多田隈尚史
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      情報計算化学生物学会 (CBI 学会) 出版
    • 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: 2019-03-07  

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