光応答性DNAを活用した光駆動型分子マシンの開発

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21241031
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 浅沼 浩之 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20282577)
• 研究分担者: 梁 興国 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60447828)
• キーワード: DNA / ナノマシン / アゾベンゼン / 光応答性

研究概要

本年度は効率的な開閉が可能な光駆動型分子ピンセットおよび細胞への応用が可能な分子マシンの構築に向けて、一分子型(単分子型)分子マシンの構築(第二世代型分子マシン)の構築を目指した。
当初の計画に従い、Yurkeらの構築した分子ピンセットのアームの両末端に、アゾベンゼン導入DNAを直接装着した光開閉型分子マシンを設計・合成した。この分子マシンはいわば"光駆動型エンジン"一体型分子マシンであり、エンジンとピンセット本体が分離していた前年度の分子マシンとは異なり、1分子でも作動可能である。また一体型分子マシンの設計はDNA自身を燃料として使用する従来型の分子マシンでは不可能であり、我々が開発した光応答性DNAを用いることで初めて可能になる。得られた一体型分子マシンは濃度に依存せずに特定波長の光照射のみで可逆的に開閉可能であり、当初の設計通りの高い性能を示すことが明らかとなった。またUV光照射でtrans-体からcis-体に異性化すると二重鎖形成する光応答性DNAを組み込んだ逆応答型分子マシンも合成したところ、順応答型(trans-体からcis-体に異性化すると二重鎖が解離する光スイッチ)を凌駕する可逆性を示すことも明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Control of the Chirality and Helicity of Oligomers of Serinol Nucleic Acid (SNA) by Sequence Design. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kashida, H.; Murayama, K.; Toda, T.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 巻: 50 ページ: 1285-1288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a Functional Nanomaterial with Recognition Ability for Constructing Light-Driven Nanodevices. (2011)
  • 著者名/発表者名: Liang, X.G.; Mochizuki, T.; Fujii, T.; Kashida, H.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Lecture Note in Computer Science (LNCS) 巻: 6518 ページ: 112-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cationic dye-triplet as unique "glue" that can connect full-matched termini of the duplexes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kashida, H.; Hayashi, T.; Fujii, T.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 巻: 17 ページ: 2614-2622
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unexpectedly stable artificial duplex from flexible acyclic threoninol. (2010)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H.; Toda, T.; Murayama, K.; Liang, X.G.; Kashida, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 132 ページ: 14702-14703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of photoresponsive RNA for photoswitching RNA hybridization. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, H.; Liang, X.G.; Nishioka, H.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Org.Biomol.Chem. 巻: 8 ページ: 5519-5524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust and photo-controllable DNA capsules using azobenzenes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, F.; Mochizuki, T.; Liang, X.G.; Asanuma.H.;, et al
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 10 ページ: 3560-3565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulator base pairs for lighting-up perylenediimide in a DNA duplex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kashida, H.; Sekiguchi, K.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 巻: 16 ページ: 11554-11557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent Quenching of a Fluorophore for the Design of a Highly Sensitive In-Stem Molecular Beacon. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hara, Y.; Fujii, T.Asanuma, H., et al.
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 巻: 49 ページ: 5502-5506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of fluorophores into DNA duplexes to mimic the properties of quantum dots. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kashida, H.; Sekiguchi, K.; Liang, X.G.; Asanuma, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 132 ページ: 6223-6230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular imprinting of cyclodextrin to physiologically active oligopeptides in water. (2010)
  • 著者名/発表者名: Song, S.H.; Asanuma, H.; Komiyama, M., et al.
  • 雑誌名: Supramol.Chem. 巻: 22 ページ: 149-155
  • 査読あり
• [学会発表] Light-up of DNA with artificial nucleotides (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida, K.Sekiguchi, H.Asanuma
  • 学会等名: BMMP-11
  • 発表場所: Nagoya, Japan(invited)
  • 年月日: 20110125-20110128
• [学会発表] ストランドインベーダーへの応用を目指した人工ヌクレオチドの設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊南和哉・梁興国・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] siRNAの化学修飾によるRNAi活性の向上 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤浩・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 新規ペリレン誘導体導入DNAプローブを用いた三塩基欠失の検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤展代・関口康司・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] カチオン性グラフトポリマーとの併用による超高感度インステムモレキュラービーコンシステム (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅沼浩之・大澤卓矢・藤井大雅・梁興国・樫田啓・吉田安子・嶋田直彦・丸山厚
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] DNA機能の可視光制御を目指したアゾベンゼン修飾の分子設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石川顕慎・西岡英則・沢邊恭一・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 二種類の修飾アゾベンゼンを用いた高度な光駆動型DNAナノデバイスの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西岡英則・石川顕慎・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 光で操作可能なナノデバイスを構築するための光応答性粘着末端の分子設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梁興国・水谷春華・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 蛍光色素の高効率消光を目指した非対称色素クラスター形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井大雅・原雄一・大澤卓矢・樫田啓・梁興国・吉田安子・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] インスレーター能の向上を目指した人工塩基対の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関口康司・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 配列設計によるSNA二重鎖のらせん構造制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村山恵司・冨田孝亮・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] DNA二重鎖の強固な連結を目指したカチオン性人工塩基対の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 樫田啓・林威光・藤井大雅・浅沼浩之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (要旨集)(口頭)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] Molecular biology and nanotechnology of azobenzene-modified nucleic acid (2011)
  • 著者名/発表者名: X.G.Liang
  • 学会等名: G-COE symposium in Nagoya on Biochemistry and Bionanotechnology
  • 発表場所: Nagoya (Japan)(invited)
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] Creation of highly sensitive in-stem molecular beacon with threoninol-nucleotides (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Asanuma, T.Takatsu, T.Fujii, et al.
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] On-off photoswitching of DNA function with azobenzene-tethered DNA (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Asanuma, H.Nishioka, T.Mochizuki, X.G.Liang
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Hawaii, USA(invited)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Nanotechnology of azobenzene-modified DNA for constructing photoresponsive nanostructures and nanodevices (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liang ; T.Mochizuki ; H.Nishioka ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM2010
  • 発表場所: Honolulu, USA.(oral)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Unexpected non-specific DNA synthesis by thermophilic DNA polymerase (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kato ; X.Liang ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(oral)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] DNA dot : Accumulation of fluorophores in DNA duplex for the enhancement of emission (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida ; K.Sekiguchi ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(oral)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Base pairing of cationic dyes for the stabilization of DNA duplex (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida ; T.Hayashi ; T.Fujii ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(poster)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Coherent heteroclustering by using DNA as a scaffold for highly sensitive In-Stem Molecular Beacon. (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Fujii ; Y.Hara ; H.Kashida ; X.Liang ; Y.Yoshida ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(poster)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Reversible photoswitching of gene expression with azobenene-modified DNA (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Liang ; K.Fujioka ; R.Wakuda ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(oral)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Photoswitching of RNA function by using azobenzene-modified RNA (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Itoh ; X.Liang ; H.Asanuma
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA(oral)
  • 年月日: 20101215-20101220
• [学会発表] Construction of Photoresponsive Nanodevices by Using a Novel Nanomaterial Involving Multiple Azobenzenes. (2010)
  • 著者名/発表者名: X.G.Liang, M.G.Zhou, T.Mochizuki, H.Asanuma
  • 学会等名: The 37^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
  • 発表場所: Yokohama(oral)
  • 年月日: 20101110-20101112
• [学会発表] Synthesis of novel artificial nucleic acid by using chiral serinol as a linker (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida, K.Murayama, T.Toda, H.Asanuma
  • 学会等名: The 37^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
  • 発表場所: Yokohama.
  • 年月日: 20101110-20101112
• [学会発表] Serinolを用いた新規人工核酸の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村山恵司・冨田孝亮・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第41回中部化学関係学協会支部連合協議会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(口頭)
  • 年月日: 20101106-20101107
• [学会発表] Light-up of DNA with Threoninol-Nucleotide (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Asanuma(invited)
  • 学会等名: Asian 3 Roundtable on Nucleic Acids (A3RONA 2010 Japan)
  • 発表場所: Osaka, Japan Kansai International Airport Conference Hall(invited)
  • 年月日: 20101029-20101031
• [学会発表] 蛍光色素の高輝度化を目指したインスレーター塩基対の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樫田啓・関口康司・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(口頭)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] 新規機能性ナノ材料による光駆動型ナノデバイスの構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梁興国・周孟光・望月敏夫・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] 超好熱性DNAポリメラーゼによるde novo DNA合成とその機構解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤智博・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] "インスレーター塩基対"を用いた高輝度ラベル化法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関口康司・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] 分子間色素クラスター形成を利用したDNAグルーの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 林威光・樫田啓・藤井大雅・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] Threoninolを骨格に用いた新たな人工ヌクレオチド"aTNA"の二重鎖形成能力の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 冨田孝亮・樫田啓・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] プローブの更なる高感度化を目指した非対称色素クラスターの設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤井大雅・原雄一・樫田啓・梁興国・吉田安子・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] 修飾DNAの機能向上を目指した新規機能性分子導入法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 園田峻・梁興国・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] RNA scaffoldを利用した色素会合体の調製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 漆原雅朗・藤井大雅・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] 非天然リンカーを用いた新規人工核酸の配列設計によるキラリティ制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村山恵司・冨田孝亮・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] 新規ペリレン誘導体導入による三塩基欠失検出DNAプローブの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤展代・関口康司・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] アルキルチオアゾベンゼンによるDNA二重鎖形成と解離の可視光制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川顕慎・西岡英則・沢邊恭一・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] PNAとThreoninol修飾DNAを用いた新規ストランドインベーダーの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊南和哉・原雄一・梁興国・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(ポスター)
  • 年月日: 20100924-20100926
• [学会発表] Serinol核酸の配列設計による二重らせんのキラリティ制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村山恵司・冨田孝亮・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学(口頭)
  • 年月日: 20100915-20100917
• [学会発表] "インスレーター塩基対"を用いた蛍光色素の高輝度化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関口康司・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学(口頭)
  • 年月日: 20100915-20100917
• [学会発表] 非対称色素クラスターを利用した高感度In-Stem Molecular Beaconの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤井大雅・原雄一・吉田安子・梁興国・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学(口頭)
  • 年月日: 20100915-20100917
• [学会発表] カチオン性色素会合体形成を利用したDNAワイヤーの調製(口頭) (2010)
  • 著者名/発表者名: 林威光・樫田啓・藤井大雅・浅沼浩之
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20100915-20100917
• [学会発表] 可視光によるDNA機能の可逆的な光スイッチングを目指したアゾベンゼン誘導体の分子設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西岡英則・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学(口頭)
  • 年月日: 20100915-20100917
• [学会発表] Azobenzene-tethered DNA for the photoregulation of DNA functions (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Asanuma(invited)
  • 学会等名: International Roundtable on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids(IRT2010)
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 20100829-20100903
• [学会発表] In Stem Molecular Beacon (IS-MB): A Novel Molecular Beacon with Low Background Emission (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashida, T.Takatsu, T.Fujii, K.Sekiguchi, X.G.Liang, Y.Yoshida, H.Asanuma
  • 学会等名: International Roundtable on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids, 2010
  • 発表場所: Lyon, France(poster)
  • 年月日: 20100829-20100903
• [学会発表] カチオン性色素クラスター形成によるDNA二重鎖の連結(口頭) (2010)
  • 著者名/発表者名: 樫田啓・林威光・藤井大雅・浅沼浩之
  • 学会等名: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20100728-20100729
• [学会発表] RCA法を活用したターゲットDNAの特異的増幅 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木晶友・加藤智博・梁興国・浅沼浩之
  • 学会等名: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(ポスター)
  • 年月日: 20100728-20100729
• [学会発表] Serinolを用いた新規人工核酸のキラリティ制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村山恵司・冨田孝亮・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(ポスター)
  • 年月日: 20100728-20100729
• [学会発表] インスレーター塩基対を用いた蛍光色素のライトアップ (2010)
  • 著者名/発表者名: 関口康司・樫田啓・浅沼浩之
  • 学会等名: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(ポスター)
  • 年月日: 20100728-20100729
• [学会発表] 好熱性DNAポリメラーゼによる異常なDNA合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梁興国・加藤智博・浅沼浩之
  • 学会等名: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(口頭)
  • 年月日: 20100728-20100729
• [学会発表] Rational Design of photoresponsive DNA with cartridge-type nucleotide (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Asanuma(invited)
  • 学会等名: International Symposium on Polymer Chemistry (PC 2010)
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 20100602-20100606
• [図書] バイオチップ実用化ハンドブック(人工核酸を利用したプローブDNAの調製と遺伝子多型検出) (2010)
  • 著者名/発表者名: 樫田啓、浅沼浩之
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://www.nubio.nagoya-u.ac.jp/seigyol/member01_2.html
• [産業財産権] オリゴヌクレオチド及びその利用 (2011)
  • 発明者名: 丸山厚、浅沼浩之, 他
  • 権利者名: 日本碍子株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2011-33986
  • 出願年月日: 2011-02-18
• [産業財産権] オリゴヌクレオチド及びその利用 (2010)
  • 発明者名: 浅沼浩之、梁興国, 他
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特願2010-194942
  • 出願年月日: 2010-08-31
• [産業財産権] オリゴヌクレオチド及びその利用 (2010)
  • 発明者名: 浅沼浩之、樫田啓, 他
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特願2010-206043
  • 出願年月日: 2010-09-14