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2018 年度 実績報告書

1分子からのDNA増幅を可能にする酵素のナノ空間への精密配置

研究課題

研究課題/領域番号 16K05861
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

松浦 俊一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80443224)

研究分担者 馬場 知哉  国立遺伝学研究所, 先端ゲノミクス推進センター, 特任准教授 (00338196)
池田 拓史  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60371019)
山本 勝俊  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (60343042)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードDNAポリメラーゼ / メソポーラスシリカ / 固定化酵素 / DNA増幅 / 1分子PCR / ナノ空間 / 反応制御 / 多孔質材料
研究実績の概要

遺伝子の精密診断では、極微量DNAの増幅法の開発が求められるが、従来法では標的DNAの選択的増幅が非特異的バックグラウンド増幅により阻害される点に課題があった。本研究では、この課題解決に向け、各種ナノ空間材料へのDNA増幅酵素の固定化による反応制御技術の開発を行った。
これまでに、DNA増幅反応におけるナノ空間材料のハンドリング性の向上を図るために、高親水性の有機高分子をバインダーとしたメソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体(ペレット状、中空糸状、フィルム状)の開発を行い、メソポーラスシリカ本来の細孔構造を維持した状態で成形体化することに成功した。当年度は、メソポーラスシリカ粉末(MCM型、FSM型、SBA型、細孔径:2.5~4.5 nm)を含んだ3種類のペレット状成形体およびMCM型メソポーラスシリカ粉末(細孔径:2.5 nm)を含んだ中空糸状成形体を等温DNA増幅反応用の鎖置換型DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ)を用いたDNA増幅(LAMP法)に適用した。その結果、メソポーラスシリカ粉末を含んでいない成形体では陰性コントロールと同等の反応が示されたが、メソポーラスシリカ粉末を含んだ成形体では陽性反応が認められ、特にSBA型メソポーラスシリカのペレット状成形体やMCM型メソポーラスシリカの中空糸状成形体の場合により高い反応性が示された。
以上の結果より、LAMP法においてはバックグラウンドDNA増幅の影響が大きいものの、成形体におけるメソポーラスシリカの規則性細孔がDNAポリメラーゼの安定な固定化場および高効率のDNA増幅反応場となり得る可能性が示唆された。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Successful mesoporous silica encapsulation of optimally functional EcDOS, a heme-based O2-sensing phosphodiesterase2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Itoh、Shun-ichi Matsuura、Tracy T. Chuong、Osamu Tanaike、Satoshi Hamakawa、Tetsuhide Shimizu
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 ページ: 329~335

    • DOI

      10.2116/analsci.18P449

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis, crystal structure and physicochemical properties of organic-inorganic compounds KCS-3 and KCS-42019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuji、Nakaoka Takuma、Yamamoto Katsutoshi
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 284 ページ: 16~24

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.04.010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel crystalline organic-inorganic hybrid silicate material composed of the alternate stacking of semi-layered zeolite and microporous organic layers2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Katsutoshi、Ikeda Takuji、Tsukamoto Yusuke、Nakaoka Takuma
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 ページ: 2641~2644

    • DOI

      10.1039/c8ra09908a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 両親媒性ナノ空間を持つ有機・無機ハイブリッド多孔体KCS-22018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、山本 勝俊
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 60 ページ: 225~226

    • DOI

      doi.org/10.5940/jcrsj.60.225

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アルカリ土類金属含有多孔質シリケートを経由するゼオライト合成ルート開発の展望2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 60 ページ: 266~272

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マルチプローブを使った規則性ナノ空間物質の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史
    • 学会等名
      「ナノ多孔性材料とその産業応用」に関する先導的研究開発委員会 第12回研究
  • [学会発表] 南極コケ坊主由来Sphingomonas属細菌2種の環境適応に関する比較ゲノム解析2019

    • 著者名/発表者名
      赤澤優,阿部貴志,仁木宏典,馬場知哉
    • 学会等名
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
  • [学会発表] カチオン性ポリヒドロキシウレタンの酵素阻害挙動2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 航平、松村 吉将、古澤 宏幸、松浦 俊一、落合 文吾
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [学会発表] ゼオライトの粉末X線構造解析と解析ソフトウエア高度化への貢献2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史
    • 学会等名
      日本結晶学会 2018年度年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体NMRと粉末X線回折による有機-無機ハイブリッド化合物のab-initio 結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、塚本 悠介、山本 勝俊
    • 学会等名
      第63回 固体NMR・材料フォーラム
  • [学会発表] 粉末X線回折と固体NMRを用いた有機-無機ハイブリッド化合物のab-initio構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、塚本 悠介、山本 勝俊
    • 学会等名
      日本結晶学会 2018年度年会
  • [学会発表] アンモニウムイオン交換および酸処理したゼオライトYNU-5の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、吉田 友香、中澤 直人、稲垣 怜史、窪田 好浩
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
  • [学会発表] Crystal structures of organic-inorganic hybrid compounds KCS-3 and KCS-52018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、塚本悠介、中岡琢磨、山本 勝俊
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals (ZMPC) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 末端有機基を持つ結晶性有機-無機ハイブリッド型多孔体の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史、塚本悠介
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
  • [学会発表] 有機シランの自己組織化による有機-無機ハイブリッド型多孔体合成2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
  • [学会発表] Spiro-5を持つ新規12員環ジンコリソシリケート2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、今津 舞香、池田 拓史
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
  • [学会発表] Synthesis of Crystalline Organic-Inorganic Hybrid Silicates from Terminal Organosilanes2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史、塚本悠介、中岡琢磨
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals (ZMPC) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Naを内包したトンネル構造を有するジントル相のディスオーダ2018

    • 著者名/発表者名
      山田 高広、菅野雅博、池田 拓史、永井 秀明、高津 浩、陰山 洋、山根 久典
    • 学会等名
      第15回 日本熱電学会学術講演会
  • [学会発表] Naを内包したトンネル構造を有するジントル化合物のディスオーダ2018

    • 著者名/発表者名
      山田 高広、菅野雅博、池田 拓史、永井 秀明、高津 浩、陰山 洋、山根 久典
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] GCMC法による新型ゼオライトYNU-5の12員環と8員環ミクロ孔との識別2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣 怜史、吉田友香、中澤 直人、池田 拓史、仲井和之、窪田 好浩
    • 学会等名
      第32回日本吸着学会研究発表会
  • [学会発表] 高異方性構造ユニットによるゼオライトナノシートの実用的合成2018

    • 著者名/発表者名
      津野地 直、池田 拓史、日吉 範人、可愛川 和希、山崎 義貴、今榮 一郎、定金 正洋、佐野 庸治
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
  • [学会発表] 遺伝子の水平伝播とアミノ酸組成変化に基づく南極細菌の種固有な低温適応戦略の解明2018

    • 著者名/発表者名
      赤澤 優、阿部 貴志、仁木 宏典、馬場 知哉
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [図書] 細胞・生体分子の固定化と機能発現 (第9章 Si-tagを用いた酵素の固定化と利用)2018

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一、池田 丈、黒田 章夫
    • 総ページ数
      294
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1326-9

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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