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2019 年度 実施状況報告書

Efficient polymerase chain reaction from single DNA molecules

研究課題

研究課題/領域番号 18K14260
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

張 翼  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (40795358)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードCell-free / Screening / Directed evolution / Synthetic biology / Microfabrication
研究実績の概要

I optimized the single-molecule DNA recovery platform and applied this platform for an accurate high-throughput enzyme screening independent of cell culture (Yi Zhang et al., Science Advances, 2019). In this work, I proposed a novel strategy based on Poisson statistics to enable rapid and efficient acquisition of enzyme mutants from just a few clones. This is a new digitalized biotechnology in parallel with digital polymerase chain reaction (digital PCR) and digital enzyme-linked immunosorbent assay (digital ELISA). To better spread this new research tool, I accepted an invitation from a video journal and offered a detailed protocol regarding my original technology (Yi Zhang et al., JoVE, 2020). The optimized protocol makes the novel research platform accessible to everyone who has standard lithographic facilities and a conventional fluorescence microscope in their own place. Besides, the extension of my technology toward the performance assessment of DNA-related enzymes generated a patent. Another manuscript related to this technological extension was sent for review and under revision.

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

The optimized single-molecule DNA recovery platform was successfully applied for high-throughput protein screening independent of cell culture. The same platform was successfully extended for use in other applications.

今後の研究の推進方策

I will push this study forward according to my initial plan and continue to explore the possibility of other extensions of my system in terms of analytical chemistry.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Multiplexed single-molecule enzyme activity analysis for counting disease-related proteins in biological samples2020

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto, Toru Komatsu, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Taiki Inoue, Mitsuyasu Kawaguchi, Hidehiko Nakagawa, Takaaki Ueno, Takuji Okusaka, Kazufumi Honda, Hiroyuki Noji, Yasuteru Urano
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 6 ページ: eaay0888

    • DOI

      10.1126/sciadv.aay0888

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accurate high-throughput screening based on digital protein synthesis in a massively parallel femtoliter droplet array2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Yoshihiro Minagawa, Hiroto Kizoe, Kentaro Miyazaki, Ryota Iino, Hiroshi Ueno, Kazuhito V Tabata, Yasuhiro Shimane, Hiroyuki Noji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 5 ページ: eaav8185

    • DOI

      10.1126/sciadv.aav8185

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A cell culture-independent approach for treasure hunting of marine microbial proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      JAMSTEC International Day
    • 招待講演
  • [学会発表] Large-scale femtoliter droplet array for ultrahigh-throughput protein screening2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      CAS KLSMN Forum No. 234
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A SINGLE-MOLECULE VIEW OF RESTRICTION DIGESTS2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Takuro Nunoura, Daisuke Nishiura, Miho Hirai, Shigeru Shimamura, Shigeru Deguchi
    • 学会等名
      第6回新学術領域「ネオウイルス学」領域班会議
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto, Toru Komatsu, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Hiroyuki Noji, Yasuteru Urano
    • 学会等名
      The 56th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • [学会発表] マイクロデバイスを用いた単一酵素活性検出による病態診断法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      坂本眞伍、小松徹、渡邉力也、張翼、野地博行、浦野泰照
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] 1分子酵素活性プロファイリングによる疾患関連酵素の超高感度検出2019

    • 著者名/発表者名
      坂本眞伍, 小松徹, 渡邉力也, 張翼, 井上大輝, 川口充康, 中川秀彦, 植野高章, 奥坂拓志, 本田一文, 野地博行, 浦野泰照
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
  • [学会発表] 異分野融合によるタンパク質探索ツールの開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      張翼
    • 学会等名
      第97回生命科学若手セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of enzymomics approach to search for disease-related alternation of enzymatic functions2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Komatsu, Jun Onagi, Yuki Ichihashi, Shingo Sakamoto, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Hiroyuki Noji, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
    • 学会等名
      The 56th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • [学会発表] Accurate high-throughput screening based on digital protein synthesis in a massively parallel femtoliter droplet array2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      Fourth Microbial Single Cell Genomics Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Digital protein screening2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang
    • 学会等名
      第4回 岡崎発動分子科学セミナー
    • 招待講演
  • [備考] 「大海撈針にも楽な道がある デジタル・タンパク質スクリーニング・システム」

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/sugar/j/research/20191003/

  • [産業財産権] 核酸分解酵素の核酸分解効率を求める方法2019

    • 発明者名
      張翼, 布浦拓郎
    • 権利者名
      国立研究開発法人海洋研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-232639

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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