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酵素活性に着目した分子夾雑系定量評価法の開発

公募研究

研究領域分子夾雑の生命化学
研究課題/領域番号 18H04545
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
研究機関九州大学

研究代表者

加地 範匡  九州大学, 工学研究院, 教授 (90402479)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード酵素活性 / 分子夾雑 / 細胞 / ナノワイヤ / モレキュラークラウディング / マイクロチャンバーアレイ / ナノワイヤアレイ / 分子クラウディング / マイクロデバイス
研究実績の概要

我々の体の最小単位である細胞は、多数の分子が相互作用してある特定の機能を発揮する閉鎖空間であり、この複雑な分子の相互作用ネットワークを円滑に動作させる役割を直接的に担っているのが酵素分子をはじめとしたタンパク質である。本研究では、細胞を1細胞ごとに細胞と同程度の大きさを有するマイクロチャンバー内に隔離し、ナノメートルサイズの鋭い先端を有するナノワイヤを用いて細胞膜を破砕した後も細胞内の分子ネットワークの流れ、すなわち酵素分子の機能(酵素活性)が保たれるかどうかに焦点を当て、モレキュラークラウディング剤で再構成した疑似細胞内との比較検討も加えることで、細胞内の分子夾雑系が細胞機能に与える生物学的意義の本質的理解を目指した。
本年度は、まず蛍光タンパク質と酵素分子の共発現系の構築を行い、簡便に1細胞内の酵素分子数と酵素活性を同時に評価できる実験系を確立した。さらにマイクロチャンバー内にあらかじめモレキュラークラウディング剤であるPEGを封入することで、細胞膜破砕後も擬似的な細胞環境を再現することに成功した。これら疑似細胞内環境の構築は分子夾雑系定量評価のための基盤となるためのものであり、本研究においてはじめて実現したものである。今後は、実験データの蓄積を通じて分子夾雑系の本質的な理解をすすめるとともに、酵素分子の機能制御を可能とするモレキュラークラウディングをはじめとした疑似細胞内環境の合理的な設計指針を確立していく。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 15件)

  • [雑誌論文] Mechanical Low-Pass Filtering of Cells for Detection of Circulating Tumor Cells in Whole Blood2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Taiki、Kaji Noritada、Yasaki Hirotoshi、Yasui Takao、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 3 ページ: 2483-2491

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b03939

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] “New Insights and Concepts of Biological Sciences Based on Cell and Biomolecule Analysis”2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimoto Keitaro、Kaji Noritada
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 号: 1 ページ: 3-3

    • DOI

      10.2116/analsci.GE1901

    • NAID

      130007554967

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2019-01-10
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Geometry-Based Self-Assembly of Histone-DNA Nanostructures at Single-Nucleotide Resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Serag Maged F.、Aikeremu Aimaiti、Tsukamoto Ryoko、Piwo?ski Hubert、Abadi Maram、Kaji Noritada、Dwyer Jason R.、Baba Yoshinobu、Habuchi Satoshi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 13 号: 7 ページ: 8155-8168

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b03259

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microfluidic Mechanotyping of a Single Cell with Two Consecutive Constrictions of Different Sizes and an Electrical Detection System2019

    • 著者名/発表者名
      Sano Mamiko、Kaji Noritada、Rowat Amy C.、Yasaki Hirotoshi、Shao Long、Odaka Hidefumi、Yasui Takao、Higashiyama Tetsuya、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 20 ページ: 12890-12899

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b02818

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Micro- and Nanopillar Chips for Continuous Separation of Extracellular Vesicles2019

    • 著者名/発表者名
      Hattori Yuya、Shimada Taisuke、Yasui Takao、Kaji Noritada、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 10 ページ: 6514-6521

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b05538

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering Nanowire-Mediated Cell Lysis for Microbial Cell Identification2019

    • 著者名/発表者名
      Yasui Takao、Yanagida Takeshi、Shimada Taisuke、Otsuka Kohei、Takeuchi Masaki、Nagashima Kazuki、Rahong Sakon、Naito Toyohiro、Takeshita Daiki、Yonese Akihiro、Magofuku Ryo、Zhu Zetao、Kaji Noritada、Kanai Masaki、Kawai Tomoji、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 13 ページ: 2262-2273

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b08959

    • 関連する報告書
      2018 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] Determination of baclofen and vigabatrin by microchip electrophoresis with fluorescence detection: application of field-enhanced sample stacking and dynamic pH junction2018

    • 著者名/発表者名
      Zeid Abdallah M.、Kaji Noritada、Nasr Jenny Jeehan M.、Belal Fathalla、Walash Mohamed I.、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      New Journal of Chemistry

      巻: 42 号: 12 ページ: 9965-9974

    • DOI

      10.1039/c8nj00829a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Biomolecular recognition on nanowire surfaces modified by the self-assembled monolayer2018

    • 著者名/発表者名
      Shimada Taisuke、Yasui Takao、Yokoyama Asami、Goda Tatsuro、Hara Mitsuo、Yanagida Takeshi、Kaji Noritada、Kanai Masaki、Nagashima Kazuki、Miyahara Yuji、Kawai Tomoji、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 18 号: 21 ページ: 3225-3229

    • DOI

      10.1039/c8lc00438b

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Dielectric Breakdown of Silicon Micro- and Nanofluidic Devices for Electrophoretic Transport of a Single DNA Molecule2018

    • 著者名/発表者名
      Sano Mamiko、Kaji Noritada、Wu Qiong、Naito Toyohiro、Yasui Takao、Taniguchi Masateru、Kawai Tomoji、Baba Yoshinobu
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 9 号: 4 ページ: 180-180

    • DOI

      10.3390/mi9040180

    • NAID

      120006510291

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] μTASによる化学・生化学分析 ~「単一」粒子解析から「単一」細胞解析まで~2020

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      東北大学大学院工学研究科生体機能材料学分野セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A novel cell pluripotency assay by microfluidic devices2020

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      PITTCON2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一分子解析から単一細胞解析へ:マイクロ流体デバイスで何ができるか?2019

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      分子ナノテクノロジー第174委員会 第67回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスによる単一細胞解析2019

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インタラクティブバイオ界面デバイスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      第79回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一細胞センシング技術を用いたバイオ分析から環境分析まで2019

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      平成31年度第1回 生物医化学セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスによる単一細胞センシング2019

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      第69回中国四国産学連携化学フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electroosmotic Flow-driven Continuous Separation of Extracellular Vesicles in Nanopillar Array Chips2019

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      HPLC2019 Kyoto (49th International symposium on high perfomance liquid phase separations and related techniques)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical Phenotyping of a Single Cell by Microfluidic Devices2019

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      The 8th International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applilcations 2019 (BioApps2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfluidic devices for bioanalysis: A new mechanical phenotyping of cells and extracellular vesicles analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      International symposium between National University of Singapore and Kyushu University
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interactive biodevices for sensing a single cell2019

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      The Second International Workship by the 174th Committee JSPS on Symbiosis of Biology and Nanodevices
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Micro and nano-sensing techniques for the diagnosis of bacteria and cells2018

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      International Conference on Nanomaterials and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1細胞パルペーションデバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      分析化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An assessment of mesenchymal stem cell properties by ionic current detection system in microfluidic devices2018

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      RSC Tokyo Inernational Conference 2018 ~Future of Single Cell Analysis~ International Conference Session, JASIS Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrical sensing of a single bacterium and cell by microfluidic devices2018

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      Research Forum: "Novelty in analytical method for diagnositic and biomarker detection"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PM2.5捕集デバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      ナノバイオ若手ネットワーキングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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