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2023 年度 実績報告書

人工シャペロン工学に立脚した生体分子の機能創発

研究課題

研究課題/領域番号 21H03816
研究機関東京工業大学

研究代表者

丸山 厚  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (40190566)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード人工シャペロン / カチオン性高分子 / 刺激応答性 / 核酸 / ペプチド / 脂質膜
研究実績の概要

1, シャペロン高分子を活性調整部位とするアロステリック型ハイブリッド分子の機能評価
特定のエフェクター分子や環境変化に応答しシャペロン活性をOn-Offする人工シャペロン材料の設計を行った。本年度は、エフェクター分子としては、バイオマーカ ーとして有用な酵素やmiRNAなどの核酸、環境因子としては癌や炎症に特異的なpH、あるいは生体外からガイド可能な光に注目し、それらに高感度・高選択的に応答するシャペロン高分子の合成と刺激応答的なシャペロン活性を評価した。pHや光、miRNAに応答し、脂質膜モルフォロジーを変換する分子システムが実現可能であることを示した。
2, 人工シャペロン材料によるカスケード型核酸サーキットの機能強化
既に、簡便な核酸検出法として注目されているアロステリック型核酸酵素(DNAzyme)の活性を、人工シャペロン材料により千倍以上高められる事を見出した。また、人工シャペロン材料は、タンパク質フリーのシグナル増幅反応である核酸ハイブリダイゼーション連鎖反応(HCR)も顕著に活性化することを見出した。そこで、両者をタンデムに連結したDNAwire法に着目し、人工シャペロン材料による増幅率の向上を検討した。シャペロン活性によりDNAwire法の活性が顕著に高められたものの、標的核酸非依存的なリーク反応も加速され、核酸検出能の向上は限定された。そこで、反応過程を反応論的に検討し、プローブとなる核酸濃度を低下させることにより、検出感度が向上できることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Chulalongkorn University(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Chulalongkorn University
  • [雑誌論文] Spontaneous Liquid Droplet-to-Gel Transition of Citrulline Polypeptide Complexed with Nucleic Acids2024

    • 著者名/発表者名
      Nomura Shouhei、Miyasaka Ayano、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 10 ページ: 1473~1480

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.3c01716

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Malachite green-derivatized cationic comb-type copolymer acts as a photoresponsive artificial chaperone2023

    • 著者名/発表者名
      Takemura Seiya、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      巻: 34 ページ: 2463~2482

    • DOI

      10.1080/09205063.2023.2265127

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Encapsulation in cooling-induced coacervates augments DNA enzyme activity2023

    • 著者名/発表者名
      Komachi Takuya、Kawai Shunya、Hirayama Yuki、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 14 ページ: 4743~4747

    • DOI

      10.1039/D3PY00923H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Cationic Copolymer Enhances Responsiveness and Robustness of DNA Circuits2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Jun、Raito Hayashi、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Small

      巻: 19 ページ: 2304091

    • DOI

      10.1002/smll.202304091

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2D?3D‐Convertible, pH‐Responsive Lipid Nanosheets2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Wancheng、Takahashi Shutaro、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Small

      巻: 19 ページ: 2301219

    • DOI

      10.1002/smll.202301219

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cationic copolymer and crowding agent have a cooperative effect on a Na+-dependent DNAzyme2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Jun、Huang He、Hanpanich Orakan、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: 11 ページ: 7062~7066

    • DOI

      10.1039/D3BM01119D

    • 査読あり
  • [学会発表] Polymer materials to boost DNA nanotechnology2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Maruyama
    • 学会等名
      The 10th international conference on DNA nanotechnology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polymer Materials to Boost Biomolecular Nanodevices2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Maruyama
    • 学会等名
      2023 International Symposimu on Nanomedicine
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DNA-commanded Morphological Transformation of Lipid Bilayer Chaperoned by PNA-cationic Copolymer Conjugates2023

    • 著者名/発表者名
      ZHANG WANCHENG , Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama
    • 学会等名
      International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] A cationic copolymer for acceleration of DNA circuits and elimination of toehold length dependency2023

    • 著者名/発表者名
      Jun Wang, Hayashi Raito, Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama
    • 学会等名
      72nd SPSJ Annual Meeting
  • [学会発表] Activation of sodium dependent DNAzyme by crowding agent and cationic copolymer2023

    • 著者名/発表者名
      Jun Wang, Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama
    • 学会等名
      33rd Biopolymer Symposium

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公開日: 2024-12-25  

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