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転写制御因子によるDNA立体構造変化の光学的ナノ計測法開発

公募研究

研究領域高精細アプローチで迫る転写サイクル機構の統一的理解
研究課題/領域番号 25118513
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 生物系
研究機関大阪大学

研究代表者

井上 康志  大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (60294047)

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
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード局在表面プラズモン / 転写制御 / 一分子計測 / DNA / ナノバイオロジー / SOX2 / 応用光学・量子光工学 / 1分子計測(SMD) / ナノバイオ / 発現制御
研究実績の概要

金ナノ粒子とDNAから構成されるナノダイマーを、各々おもりとバネとみなし振動力学系として捉え、転写制御因子結合によるDNA構造変化前後での振動状態の変化からダイナミクスを解析する方法の確立を目指し、ナノダイマーの振動計測法の検討と装置の開発を進めた。レーザー光(575 nm)を電気光学変調器で強度変調し、液中のナノダイマーに照射することで、ポンプ光としてナノダイマーを励振させ、同時に、異なる波長のレーザー光(532 nm)をプローブ光としてナノダイマーに入射し、振動するナノダイマーにより変調を受けた散乱光をアバランシェフォトダイオードにより検出し、ロックインアンプにより振動成分のみを抽出した。ポンプ光成分はバンドパスフィルターにより除去した。ポンプ光とプローブ光の各々の進行方向は直交、同軸など幾つか実験を通して検討した結果、同軸が適していると結論づけた。0次透過光はマスクで除去し、散乱光成分のみを検出し、検出器のダイナミックレンジを確保した。検出した散乱光の信号はナノダイマーを理想的な調和振動子とみなしたときの共鳴周波数近傍付近を含む100kHzから10MHzまでの間で振動周波数を連続的に掃引し、ロックイン検出を行った。ナノダイマーを含んだ溶液では、864.8 kHzで振動ピークが観察され、ピーク幅は約100 Hz程度であると同時に、振動ピークの前後で位相が180°変化することも確認した。また、溶媒等の影響を調べるため、溶液中に金ナノ粒子だけを分散した系、一本鎖DNAが結合した金ナノ粒子だけを分散した系、純水だけの系、それぞれで同様の振動計測を行ったが、振動ピークは観察されなかった。これらのことから、ナノダイマーの共鳴振動により変調を受けたプローブ光だけを干渉信号として検出できることを見出した。さらに、電子線描画装置を用いたナノダイマーのアレイ化の検討も行った。

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

    (8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) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nano-analysis of DNA conformation changes induced by transcription factor complex binding using plasmonic nanodimers2013

    • 著者名/発表者名
      Morimura H, Tanaka S, Ishitobi H, Mikami T, Kamachi Y, Kondoh H, Inouye Y.
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 7 号: 12 ページ: 10733-10740

    • DOI

      10.1021/nn403625s

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nano-Investigation of DNA Conformation Change by using Gold Nano-dimers2015

    • 著者名/発表者名
      井上 康志
    • 学会等名
      Japan-Morocco Handai Project on Functional Nanophotonics Kick-Off Workshop
    • 発表場所
      モロッコ(ラバト)、MAScIR
    • 年月日
      2015-02-25 – 2015-02-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 転写制御因子による DNA 立体構造変化のリアルタイム計測法2014

    • 著者名/発表者名
      Huang Xin
    • 学会等名
      転写サイクル合同班会議
    • 発表場所
      山梨県 慶山
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] "Real-time observation of DNA conformational change using gold nanodimers”

    • 著者名/発表者名
      H. Morimura, H. Ishitobi, T. Mikami, Y. Kamachi, H. Kondoh, and Y. Inouye
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia (The 74th JSAP Autumn Meeting)
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyotanabe Campus (Kyoto)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] “ナノ・バイオフォトニクス:金属ナノ構造体を駆使したバイオセンシング・イメージング”

    • 著者名/発表者名
      井上康志
    • 学会等名
      室蘭工業大学大学院博士後期課程創成機能工学専攻特別講演
    • 発表場所
      室蘭工業大学 (北海道)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] “Real-time observation of DNA conformation change using plasmonic nanodimers”

    • 著者名/発表者名
      H. Morimura, H. Ishitobi, and Y. Inouye
    • 学会等名
      International Workshop on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      Nakanoshima Center, Osaka University (Osaka)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] “Plasmonic nanodimers for investigation of DNA conformation change induced by transcription factors”

    • 著者名/発表者名
      M. Oki, H. Morimura, H. Ishitobi, and Y. Inouye
    • 学会等名
      Japan Taiwan Bilateral Conference on Biomedical and Plasmonic Imaging
    • 発表場所
      Biotechnology Building, National Taiwan University (Taiwan)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] “Optical nano-investigation of DNA conformation change induced by transcription factors”

    • 著者名/発表者名
      H. Morimura, M. Oki, H. Ishitobi, and Y. Inouye
    • 学会等名
      UK-Japan workshop on Nanophotonics, Metamaterials and Plasmonics
    • 発表場所
      Photonics Center, Osaka University (Osaka)
    • 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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