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リポソーム表面で生体分子をセンスする双頭核酸ヘッド型両親媒性分子の開発

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 25104505
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
研究機関東京大学

研究代表者

庄田 耕一郎  東京大学, 総合文化研究科, 助教 (00401216)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードDNA-脂質コンジュゲート / リポソーム / アミダイト法 / 脂質二分子膜 / 分子センサー / 分子コンピューター / 分子アクチュエーター / アミダイトユニット / 収率改善 / 反応性確認 / 双頭型両親媒性分子
研究実績の概要

本公募研究では、リポソームをボディとし分子コンピュータと分子アクチュエータをもつアメーバ型分子ロボットにおいて、「感覚」機能を担う分子センサーの開発を行った。設計した分子は大きく二つのパートに分かれ、中央のリポソーム膜貫通部位と両端のDNA鎖である。膜貫通部位は、二つのステロイド骨格の間を二つの三重結合で連結した化学構造であり、疎水性が高いので安定的に脂質二分子膜内に留まる。端のDNA鎖は、リポソーム外の相補的DNA鎖をセンスし、リポソーム内のDNA鎖はセンシングした情報をリポソーム内に伝える役割を果たす。
目的とする分子センサーはDNA鎖を含むため、DNA鎖の標準的化学合成法であるアミダイト法で合成するのが合理的である。そこで中央の膜貫通部位をアミダイトユニット化した化合物を標的分子とし、トータル収率7%で目的の分子の合成に成功した。しかし得られたユニットは、アミダイト法の標準溶媒であるアセトニトリルに対する溶解度が低いことが判明した。オリゴDNA受託合成会社と協議をした結果、固相合成機の送液ラインが詰まる可能性が高いという理由により、本ユニットによる固相合成は受け付けられなかった。手動の固相合成であれば、本ユニットがよく溶解する有機溶媒(クロロホルム等)を自由に選択できるので、現在は手動による固相合成のシステムを立ち上げているところである。
またリポソーム外で相補鎖をセンス(ハイブリダイゼーション)したときに、分子センサーのリポソーム内のDNA鎖が接近してTm値が上がることを検証することに成功した。膜貫通部位をC12という短い疎水鎖で置換したモデル分子を合成し、相補鎖の有無でTm値の変化を測定したところ、その差は13℃と十分に大きく、実用的な差となった。
早急に手動固相合成システムを完成させて分子センサーを合成、それをアメーバ型分子ロボットへ組み込む予定である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A DNA based molecular logic gate capable of a variety of logical operations.2014

    • 著者名/発表者名
      Kan, A., Sakai, Y., Shohda, K., Suyama, A.
    • 雑誌名

      Nat. Comput.

      巻: 13 号: 4 ページ: 573-581

    • DOI

      10.1007/s11047-013-9394-5

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Synthesis and functions of a molecular sensor composed of DNA and lipid molecules2015

    • 著者名/発表者名
      庄田耕一郎、陶山明
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 発表場所
      千葉県船橋市日大理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of a molecular sensor that works on a liposomal membrane2014

    • 著者名/発表者名
      庄田耕一郎、陶山明
    • 学会等名
      CBI学会
    • 発表場所
      東京都江戸川区タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of a molecular sensor for vesicle-based molecular robots2014

    • 著者名/発表者名
      庄田耕一郎、陶山明
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      北海道札幌市札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Control of a DNA computer-based gene-regulatory module confined in a giant unilamellar vesicle by external molecular signal2014

    • 著者名/発表者名
      西片享、長谷川高政、車兪澈、庄田耕一郎、陶山明
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      北海道札幌市札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] DNAー脂質複合型分子センサーの合成2014

    • 著者名/発表者名
      庄田 耕一郎・陶山 明
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学・千種キャンパス(名古屋市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of molecular sensor that delivers environmental information to inside of liposome-based molecular robots2013

    • 著者名/発表者名
      庄田 耕一郎・陶山 明
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of molecular sensor device on a vesicle-based artificial cell model2013

    • 著者名/発表者名
      庄田 耕一郎・陶山 明
    • 学会等名
      細胞を作る研究会6.0
    • 発表場所
      慶應義塾大学先端生命科学研究所(山形県鶴岡市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] Suyama lab 東京大学

    • URL

      http://dna.c.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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