カーボンナノチューブを用いた生体分子認識能解析の試み：ＲｅｃＡをモデル分子として

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23540479
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 梅村 和夫 東京理科大学, 理学部, 准教授 (60281664)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 分子認識 / RecA / DNA / カーボンナノチューブ / 原子間力顕微鏡 / 電気泳動

研究概要

DNAとカーボンナノチューブ（CNT）との複合体をDNAのダミー分子と見立て、RecA、一本鎖DNA結合蛋白質（SSB）を反応させることで、蛋白質の分子認識能の寛容さを調べた。RecAはCNT表面に吸着したDNAをDNAと分子認識して結合することが分かったが、通常のDNAに結合するとき形成するらせん状のフィラメント構造を形成しなかった。SSBはCNT表面にある一本鎖DNAと二本鎖DNAを識別することが分かった。これらの知見は、DNA結合蛋白質の分子認識を検証したのと同時に、CNT表面のDNAの状態を評価した、との視点で捉えることもできる。

研究成果

• [雑誌論文] Surface morphology of hybrids of double-stranded DNA and single-walled carbon nanotubes studied by atomic force microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B : Biointerfaces 巻: 101 ページ: 49-54
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2012.06.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic force microscopy imaging of dialyzed single-walled carbon nanotubes dispersed with sodium dodecyl sulfate (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Hirayama, Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 雑誌名: International Journal of Smart and Nano Materials 巻: 4 ページ: 119-127
  • DOI: 10.1080/19475411.2012.742170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling the adsorption and desorption of double-stranded DNA on functionalized carbon nanotube surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Nii, Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B : Biointerfaces 巻: 106 ページ: 234-239
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2013.01.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kelvin Probe Force Microscopy of Single-Walled Carbon Nanotubes Modified with DNA or Polyethylene Glycol (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Hayashida, Takuya Kawashima, Daisuke Nii, Kazunari Ozasa, Kazuo Umemura
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 ページ: 666-668
  • DOI: 10.1246/cl.130121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuation in the surface morphology of DNA-wrapped carbon nanotubes studied by continuous cross-sectional analysis of atomic force microscopy image (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura, Tomohiro Hirata, Takuya Hayashida, Daisuke Nii
  • 雑誌名: Researches and Applications in Mechanical Engineering (RAME), Review of Applied Physics 巻: 2 ページ: 51-54
  • 査読あり
• [学会発表] Bio-molecular recognition of RecA proteins for the DNA-modified Single-Walled Carbon Nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: 大浦秀介, 二井大輔, 梅村和夫
  • 学会等名: 第3回日本生物物理学会関東支部研究会
  • 発表場所: 明治大学中野キャンパス
  • 年月日: 20140306-07
• [学会発表] Nanoscopic characterization of DNA molecules adsorbed on carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura
  • 学会等名: 2014 EMN Spring Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 20140227-0302
  • 招待講演
• [学会発表] Selective adhesion of single-stranded DNA binding proteins onto hybrids of DNA and single-walled carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura, Daisuke Nii
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology Japan (TNT Japan)
  • 発表場所: Tokyo Big Sight, Japan
  • 年月日: 20140129-31
• [学会発表] Selective adhesion of single-stranded DNA binding protein to DNA-SWNT hybrids (2013)
  • 著者名/発表者名: 二井大輔, 林田拓也, 梅村和夫
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] Interaction of Biomolecules and Carbon Nanotubes Studied by Atomic Force Microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura
  • 学会等名: The 1st East-Asia Microscopy Conference (EAMC-1)
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 20131015-18
• [学会発表] Attachment and detachment of double-stranded DNA molecules on functionalized single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Umemura, D. Nii, T. Hayashida
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari Messe, Chiba
  • 年月日: 20130714-19
• [学会発表] DNA and carbon nanotubes in liquids studied by atomic force microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura, Takuya Hayashida
  • 学会等名: International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials Asia (NANOSMAT-Asia)
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 20130313-15
• [学会発表] ナノテクを用いた一分子・一細胞観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅村和夫
  • 学会等名: 福岡大学研究推進部主催研究会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2013-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] Controllable adsorption-desorption of double-stranded DNA onto single-walled carbon nanotube functionalized with polyethylene glycol (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Nii, Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Atomic force microscopy study of DNA-wrapped single-walled carbon nanotubes in aqueous conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2012)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20120723-27
• [学会発表] Atomic force microscopy of dispersed carbon nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura, Takuya Hayashida, Tomohiro Hirata, Daisuke Nii, Yuuki Yamaguchi, Shigeyuki Hirayama
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2012)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20120723-27
• [学会発表] Study of dispersed single-walled carbon nanotubes by atomic force microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura, Takuya Hayashida, Tomohiro Hirata, Daisuke Nii, Yuuki Yamaguchi, Shigeyuki Hirayama
  • 学会等名: Fourth International Conference on Nano-structures SElf-Assembly
  • 発表場所: Cagliari, Italy
  • 年月日: 20120625-29
• [学会発表] 液中AFM 測定によるDNA‐単層カーボンナノチューブ複合体の直径評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 林田拓也, 梅村和夫
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] AFM画像の連続断面解析によるDNA-カーボンナノチューブ複合体の表面形状評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田知宏, 林田拓也, 梅村和夫
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] Comparative study of DNA-carbon nanotube hybrids using atomic force microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Umemura, Takuya Hayashida, Shigeyuki Hirayama
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology International Conference (TNT2011)
  • 発表場所: Tenerife, Spain
  • 年月日: 20111121-25
• [学会発表] Comparative study of different types of DNA-wrapped single-walled carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 学会等名: 3rd International Conference on Smart Materials and Nanotechnology in Engineering (SMN2011)
  • 発表場所: Shenzhen, China
  • 年月日: 20111105-08
• [学会発表] Surface structures of DNA-SWNT hybrids (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
  • 学会等名: 7th International Conference on Biological Physics (ICBP2011)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20110622-24
• [備考]
  • URL: http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/biophys/index_en.html