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細胞環境を再現したフェムトリットル空間デバイスの創製とその生化学反応への展開

公募研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 24107511
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

加地 範匡  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90402479)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードナノバイオデバイス / 細胞 / 生化学反応
研究概要

本研究では、細胞と同程度の大きさを有する物理的空間を人工的に作り出し(フェムトリットル空間)、その中で生じる酵素反応のカイネティクスを解析することでin vivoにおける分子クラウディング効果の再現と検証を行った。これまでに再現性などの問題があった実験系を改善することで、フェムトリットル空間における各種パラメータを取得するとともに、単一の核を扱った研究へ応用するなど、新しい研究への展開を図った。
これまでβ-galの基質としてFDG(di-O-β-galactoside)を用いて酵素反応速度の測定を行ってきたが、これにはいくつかの問題点があった。ひとつはFDGがβ-galにより加水分解されてFluoresceinが生成する過程は2段階反応であり、中間体であるFMG(mono-O-β-galactoside)もわずかではあるが蛍光を発すること、また2段階反応であるため、Fluoresceinの生成に時間がかかることなどがあった。そこで、基質をFDGからTG-βGal(2-Me-4-OMe TokyoGreen O-β-galactoside)に変更することとした結果、酵素反応測定5分程度でも、十分な蛍光強度すなわち最大の酵素反応速度に達したため、これまでよりも精度の高い測定が可能となった。
バルク系の実験としては、これまでは分子クラウディング剤としてPEG8000やPEG20000などを用いてきたが、Ficoll(平均分子量400)を用いて酵素反応速度への影響についても検討を行い、PEGを用いた際のような顕著な代謝回転数Vmaxの低下やミカエリス定数KMの増加といった傾向は見られなかった。このことからも、PEGそのものが水の活性に影響を与えることで酵素活性に間接的に影響を与えていることを明らかとした。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Nanobiodevices for biomolecule analysis and imaging2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui
    • 雑誌名

      Annual review of analytical chemistry

      巻: (印刷中) 号: 1 ページ: 83-96

    • DOI

      10.1146/annurev-anchem-062012-092619

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノバイオデバイスによる単一DNA分子解析技術の最前線2012

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 雑誌名

      化学と工業

      巻: 9 ページ: 65-69

    • NAID

      10031031949

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] 超解像顕微鏡とは-Abbeの法則への挑戦-2012

    • 著者名/発表者名
      加地範匡、渡慶次学、馬場嘉信
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 502 ページ: 50-54

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] “大きな技術”で小さな生体分子を視る・操る2012

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      さかえサイエンストーク
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-10-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro- and Nanofabricated Structures on a Chip for Biomolecule Analysis in Artificial Intracellular Environments2012

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji
    • 学会等名
      ISMM2012
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2012-06-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro and Nanochamber Array Chip for a Single Cell, Nucleus, and Protein Analysis

    • 著者名/発表者名
      N. Kaji, T. Yasui, Y. Baba
    • 学会等名
      International Conference on Small Science (ICSS2013)
    • 発表場所
      Las Vegas
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Micro and nanochamber array chip for a single nucleus and protein analysis

    • 著者名/発表者名
      N. Kaji, Y. Baba
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Nanomedicine Molecular Science (NMMS2013)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 表面2013

    • 著者名/発表者名
      松尾保孝, 加地範匡, 畠山浩人, 渡慶次学, 小暮健太朗, 馬場嘉信, 原島秀吉
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      広信社
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 化学と教育2013

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      日本化学会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 最先端メディカルエンジニアリング2013

    • 著者名/発表者名
      岡本行広, 加地範匡, 湯川博,林衆治
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      一粒書房
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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