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酵素や人工分子で構築される複数の反応点を一分子レベルで厳密に制御して配置した反応場「ナノリアクター」をDNAを足場として構築し、複数の反応点が連携する多段階物質変換反応を高効率化するためのDNAナノリアクターの設計原理を見出す。そのために、複数の反応点を一分子レベルで厳密に制御して配置し、その配置が反応効率に及ぼす影響を系統的に評価する。距離や配向・分子数などのパラメータの多段階物質変換反応への影響を評価し、高効率な多段階物質変換反応を試験管内で進行させるための設計原理を確立することを目的としている。
これまでに、二段階酵素反応や三段階酵素反応についてその空間距離が反応効率にどのように影響するのかを明らかとした。そこで本年度は、それぞれの酵素の酵素額的パラメータに基づいた分子数の違いによる反応効率への影響を評価した。また、DNAナノ構造体を新たに設計し、複数の酵素を1分子ずつ最大35分子配置できるDNAナノ構造体の設計評価をおこなった。さらには、これまでの酵素分子間での中間体の拡散が反応効率に影響を及ぼすという知見を生かし、これまでの2次元DNAナノ構造体を3次元DNAナノ構造体へと展開すべく、新たなDNAナノ構造体の設計をおこなった。これらにより、より多段階の連続する酵素反応をDNAナノ構造体上で連携させ、より高効率に反応を進行させることのできる足場の構築をおこなうことができた。さらに、前年度確立したモジュール型アダプターの設計原理に基づいて3分子以上の酵素を配置できるような直交性を有するモジュール型アダプターの開発もおこなった。これらの用いた試験管内での多段階反応システムに関しては、異なる酵素を配置しての評価もおこなった。
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