ポリアミド-転写活性化因子融合分子による特定遺伝子活性化法の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21603008
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ケミカルバイオロジー
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 遠藤 政幸 京都大学, 物質細胞統合システム拠点, 准教授 (70335389)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: エピジェネティック制御 / DNAナノ構造 / ヌクレオソーム / 原子間力顕微鏡 / ポリアミド

研究概要

塩基配列特異的な合成分子ピロール-イミダゾールポリアミドを用いた遺伝子発現の制御を検討した。一方で、エピジェネティック制御の機構解明のため、ヌクレオソームや関連酵素を1分子で可視化する技術開発を検討した。ヌクレオソームの挙動を直接観察するため、DNAナノ構造体を用いて、酵素の1分子観察系を構築した。この結果、機能化したポリアミドの配列特異性をDNAナノ構造体上で1分子で可視化することに成功した。また、DNAナノ構造内で高速原子間力顕微鏡を用いて、動的に酵素反応を1分子で観察する系を確立した。この系を用いて、DNAナノ構造体にヌクレオソームをトラップし、動的に直接観察することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Transcription Regulation System Mediated by Mechanical Operation of DNA Nanostructure (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, R. Miyazaki, T. Emura, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 2852-2855
  • DOI: DOI:10.1021/ja2074856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequence-Selective Single-Molecule Alkylation with a Pyrrole-Imidazole Polyamide Visualized in a DNA Nanoscaffold (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshidome, M. Endo, G. Kashiwazaki, K. Hidaka, T. Bando, H. Sugiyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 4654-4660
  • DOI: DOI:10.1021/ja209023u
  • 査読あり
• [雑誌論文] A DNA-based molecular motor that can navigate a network of tracks (2012)
  • 著者名/発表者名: S. F. J. Wickham, J. Bath, Y. Katsuda, M. Endo, K. Hidaka, H. Sugiyama, A. J. Turberfield
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 7 ページ: 169-173
  • DOI: DOI:10.1038/NNANO.2011.253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Molecule Analysis Using DNA Origami (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, M. Endo, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 51 ページ: 874-890
  • DOI: doi:10.1002/anie.201102113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc finger proteins as the adaptor for locating proteins at specific addresses of DNA origami (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Nakata, L. F. Fong, C. Uwatoko, S. Kiyonaka, Y. Mori, Y. Katsuda, M. Endo, H. Sugiyama, T. Morii
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 51 ページ: 2421-2424
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201108199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and Functional Analysis of Proteins by High-Speed Atomic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, M. Endo, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Advances in Protein Chemistry and Structural Biology 巻: 87 ページ: 5-55
  • DOI: DOI:10.1016/B978-0-12-398312-1.00002-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, M. Endo, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Synthesis and Self-Assembly 巻: 48
  • DOI: DOI:10.1002/0471142700.nc1209s48
• [雑誌論文] Photo-cross-linking-assisted thermal stability of DNA origami structures and its application for higher-temperature self-assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, M. Endo, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 14488-14491
  • DOI: DOI:10.1021/ja204546h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmed placement of gold nanoparticles onto a slit-type DNA origami scaffold (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, Y. Yang, T. Emura, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 47 ページ: 10743-10745
  • DOI: DOI:10.1039/C1CC13984C
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of stepwise movement of a synthetic molecular transporter (2011)
  • 著者名/発表者名: S. F. J. Wickham, M. Endo, Y. Katsuda, K. Hidaka, J. Bath, H. Sugiyama, A. J Turberfield
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 6 ページ: 166-169
  • DOI: DOI:10.1038/NNANO.2010.284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional DNA origami assemblies using a four-way connector (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, T. Sugita, A. Rajendran, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 47 ページ: 3213-3215
  • DOI: DOI:10.1039/c0cc05306f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmed Two-Dimensional Self-Assembly of Multiple DNA Origami Jigsaw Pieces (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, M. Endo, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 5 ページ: 665-671
  • DOI: DOI:10.1021/nn1031627
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct AFM Observation of an Opening Event of a DNA Cuboid Constructed via a Prism Structure (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem 巻: 9 ページ: 2075-2077
  • DOI: DOI:10.1039/c0ob01093f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Progress in DNA origami technology (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Curr. Protoc. Nucleic Acid Chem 巻: 45
  • DOI: DOI:10.1002/0471142700.nc1208s45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of DNA Methylation Using Different Tensions of Double Strands Constructed in a Defined DNA Nanostructure (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 1592-1597
  • DOI: DOI:10.1021/ja907649w
  • 査読あり
• [雑誌論文] A versatile DNA nanochip for direct analysis of DNA base-excision repair (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 49 ページ: 9412-9416
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201003604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of Dynamic Conformational Switching of the G-Quadruplex in a DNA Nanostructure (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sannohe, M. Endo, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 16311-16313
  • DOI: DOI:10.1021/ja1058907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmed-Assembly System Using DNA Jigsaw Pieces (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, T. Sugita, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 16 ページ: 5362-5368
  • DOI: DOI:10.1002/chem.200903057
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA Prism Structures Constructed by Folding of Multiple Rectangular Arms (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, K. Hidaka, T. Kato, K. Namba, H. Sugiyama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 ページ: 15570-15571
  • DOI: DOI:10.1021/ja904252e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Approaches to DNA Nanotechnology (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, H. Sugiyama
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 10 ページ: 2420-2443
  • DOI: DOI:10.1002/cbic.200900286
  • 査読あり
• [学会発表] DNAナノ構造変換を利用した転写の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、宮崎亮次、江村智子、日高久美、杉山弘
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] Programmed assembly of DNA nanostructures using designed DNAorigami tiles (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, A. Rajendran, T. Sugita, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 学会等名: 8th Conference on the Foundations of Nanoscience 2011
  • 発表場所: Snowbird UT, USA
  • 年月日: 20110411-15
• [学会発表] DNAナノ構造体の生体反応への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸
  • 学会等名: 創剤フォーラム若手研究会シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学薬学部、京都
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] AFM-based Imaging of the Movement of Biomolecules in the Designed DNA Nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo
  • 学会等名: 5th Annual Symposium on Nanobiotechnology, Seoul NanoHealth 2011
  • 発表場所: Yonsei University, Seoul, Korea
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Designed DNA Nanostructures for Assembly, Functionalization, and Visualization. POSTECH AMS Symposium on Nanotechnology (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo
  • 学会等名: Pohang University of Science and Technology
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Direct Observation of DNA recombination in the DNA nanoscaffold (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, Y. Katsuda, K. Ou, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 学会等名: The 38^<th> International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] DNAナノマシーンの1分子運動の可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] DNAオリガミ上でのDNA分子の移動の精密な操作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、勝田陽介、日高久美、S. Wickham, J. Bath, A. D. Turberfield, 杉山弘
  • 学会等名: DNAオリガミ上でのDNA分子の移動の精密な操作
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] DNAオリガミ法によるナノ構造体の作製と生体分子の動的挙動の1分子観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸
  • 学会等名: 単分子エレクトロニクスの現状認識と近未来実現へ向けての中核体制構築
  • 発表場所: 国際高等研究所、京都
  • 年月日: 2011-02-25
• [学会発表] Sugiyama, Programmed self-assembly of DNA jigsaw pieces (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, H.
  • 学会等名: 7th Conference on the Foundations of Nanoscience 2010(FNANO10)
  • 発表場所: Snowbird, UT, USA
  • 年月日: 20102730
• [学会発表] Direct Observation of Single Molercular Beavior of T7 RNA Polymerase on the Defined DNA Nanostructure (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, K. Tatsumi, K. Terushima, Y. Katsuda, K. Hidaka, H. Sugiyama
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(PACIFICHEM)
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 20101215-20
• [学会発表] Visualization of single molecular movement in the designed DNA nano-space (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo
  • 学会等名: The SSI 2010 International Symposium
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] Direct observation of stepwise movement of DNA nanomachine walking along the track constructed on a DNA origami scaffold (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, Y. Katsuda, K. Hidaka, S. F. J. Wickham, J. Bath, A. J. Turberfield, H. Sugiyama
  • 学会等名: The 37th Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Visualization of single molecular movement on the DNA origami scaffold using high-speed AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Endo
  • 学会等名: The 8th iCeMS International Symposium
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] DNA修復反応を観察するDNAナノチップの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、勝田陽介、日高久美、杉山弘
  • 学会等名: ケミカルバイオロジー学会第5回年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-05-19
• [学会発表] 2次元DNAオリガミ構造の折りたたみによる3次元ナノ構造の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、日高久美、杉山弘
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] Preparation of DNA scaffolds for the 3D-nanostructure construction (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Endo, H. Sugiyama
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry and 36th Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2009
  • 発表場所: Takayama
  • 年月日: 2009-10-01
• [学会発表] Design and Construction of DNA Nanostructure for Integration of Molecules (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Endo
  • 学会等名: The 5th iCeMS International Symposium
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2009-06-27
• [図書] DNAオリガミによる1分子観察系の構築実験医学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、杉山弘
• [図書] DNAオリガミ構造体と1分子観察への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、杉山弘
• [図書] DNAオリガミによるメゾスケール多次元構造の構築とナノ空間での機能発現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、杉山弘
  • 総ページ数: 1352-1362
• [図書] DNAオリガミ法による多次元構造体の構築と高次機能化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、杉山弘
  • 総ページ数: 2-10
• [図書] DNAナノ構造の設計・構築とその応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤政幸、杉山弘
  • 総ページ数: 48-54