2019 年度研究成果報告書

DNAナノ構造の階層的自己組織化による人工細胞核型分子ロボットの構築

研究課題

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研究課題/領域番号	18K19834
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分62:応用情報学およびその関連分野
研究機関	東京工業大学
研究代表者	瀧ノ上正浩東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (20511249)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード	DNAナノテクノロジー / 分子ロボティクス / 人工細胞工学 / 生物物理学 / DNA液滴 / 人工細胞核 / 人工クロマチン / 人工核様体
研究成果の概要	DNAマイクロゲルの技術を応用して、人工的な細胞核様構造を作り、分子ロボットとするため、DNAマイクロゲル自己組織化技術に関して研究を実施した。DNAマイクロゲルは、化学合成の短鎖DNAで作製したY字型のDNAナノ構造を会合反応によりネットワーク状に集積させてゲル状にして作った。DNAがゲル粒子状態だけでなく液滴状態になることを発見した。DNA液滴の相転移や相分離の挙動の配列依存的な特性の制御に関する実験に成功した。外部からの分子刺激（タンパク質）によって、DNAゲルが相分離するパターンや分裂する現象などを示した。以上により、人工細胞核型分子ロボットの構築と制御の基礎が固まった。
自由記述の分野	生物物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究により、通常、ゲル構造しか作らないと考えられていたDNAナノ構造が、ある条件下では、液-液相分離により、塩基配列でプログラムなDNA液滴（DNA droplet）を形成したり、粘弾性相分離によってポーラス状のカプセル構造を形成できることが分かった。また、タンパク質を集積させたり、タンパク質刺激によって構造を変化させたりすることができるため、分子センサーや人工オルガネラなどの新奇バイオナノテクノロジーの開拓に成功した。