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2016 年度 実施状況報告書

分子間距離で紐解く、遺伝子発現反応場の再構成

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0068
研究機関大阪大学

研究代表者

多田隈 尚史  大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (10339707)

研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2019-03-31
キーワード1分子計測(SMD) / 核酸 / 蛋白質 / 分子機械 / 分子モーター
研究実績の概要

遺伝子発現機構の反応場を再構成するために、DNAナノ構造物(DNA origami)上に、転写酵素(T7 RNA polymerase、以下T7 RNAP)と基質遺伝子を集積化した"転写ナノチップ"を核に研究を進めた。本年度は主に、①材料調整、②観察系の構築、③ナノ反応場の更なる理解、に取り組んだ。①においては、T7 RNAPの代わりに、真核のRNA Polymerase II(Pol II)を集積化する実験に向け、真核転写に必要な酵母由来の主要因子の調整に取り組み、共同研究先から入手予定の超分子を除いた、因子の調整が完了した。②においては、ナノチップの転写活性を観察するために、半導体微細加工技術を用いて、微小開口チップの作製を行い、製作条件の最適化を行った。③においては、基質遺伝子部分に論理スイッチを組み込むことで制御が可能となった。ナノ反応場の理解においては、DNAナノ構造に固定した基質遺伝子とRNAP(T7 RNAPやPol II)がどのように振舞うのかを理解することが重要であるが、本年度において、論理スイッチ付の基質遺伝子の振る舞いを計測した事で、よりその理解が深まった。また、高効率な反応を実現できるナノ反応場は、産業応用も期待されるが、論理スイッチを組み込んだことで、センサー(論理スイッチ)とアクチュエーター(RNAP)が1つのチップ上に集積した事となり、1分子のチップで、検出・演算・出力の機能を併せ持つ、自律的ナノデバイス(論理チップ)の構築ができた。論理チップは、従来、多種・多数の生体分子を用いる必要があった論理機能の実現が、1分子のチップで実現できる事を示唆しており、従来作製することが難しかった複雑な遺伝子回路の構築に有用であると期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、計画した各項目について、進展が見られた。また、論理チップの構築においては、期待以上の進展が得られた。

今後の研究の推進方策

今後は、転写系の実験を進めると共に、翻訳系への展開も進める。

次年度使用額が生じた理由

本研究では、ナノ反応場の活性を測定するために、半導体微細加工技術を用いて、微小開口チップの作製を行っている。当該項目において、最適化の進捗の兼ね合いで、支出が予想より少なく、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

微小開口チップ作製を促進するために、研究員の方を雇用した。この人件費、並びに、製作を行っている京都大学、ならびに、大阪大学のナノハブ拠点の使用料に支出予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [学会発表] 転写ナノチップを用いた、転写機構の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      多田隈尚史
    • 学会等名
      第39回 日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-11-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of DNA origami base gene transcription nano chip2016

    • 著者名/発表者名
      多田隈尚史
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Holliday junction DNA facilitates RuvA-RuvB complex formation2016

    • 著者名/発表者名
      Yong-Woon Han1, Reiko Yamamoto, Kimiko Nakao, Hisashi Tadakuma, Yoshie Harada
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-26
  • [学会発表] A single integrated gene nano-chip functioning in an artificial cell2016

    • 著者名/発表者名
      増渕、遠藤、飯塚、井口、Hyun、関口、Qi、飯沼、宮薗、庄子、船津、杉山、原田、上田、多田隈
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-26
  • [学会発表] 神経分化時における神経細胞内温度イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      Masaki Kinoshita, Kohki Okabe, Hisashi Tadakuma, Yoshie Harada
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-26
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2016

    • 著者名/発表者名
      Masubuchi T, Tadakuma H, Endo M, Iizuka R, Sugiyama H, Harada Y, Funatsu T, Ueda T
    • 学会等名
      CBI学会2016年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2016-10-25 – 2016-10-27
  • [図書] 現代化学 No.5482016

    • 著者名/発表者名
      藤原慶、多田隈尚史
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      化学同人

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公開日: 2019-03-07  

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