研究課題
多分子協調反応を解析するために、DNAの2次元ナノ構造物(DNA-tile)上に多数の蛋白質分子を固定した"DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステム"を構築し観察を行った。本年度も前年度に引続き、T7-RNAポリメラーゼ(T7-RNA polymerase、以下RNAP)蛋白質をモデル蛋白質として用い、主に、DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムの特質を明らかにする事に注力した。具体的には、DNA-tile上にRNAPと、(RNAPが転写する)遺伝子を集積化し(以下、転写ナノチップ)、出来た転写ナノチップをゲル電気泳動法や原子力間顕微鏡(AFM)で確認した後、活性を溶液反応系で測定した。その結果、転写ナノチップには特徴的な性質が備わっている事が明らかになった。①直交性: 自身の内部遺伝子は高効率に転写する一方、溶液を漂う外部遺伝子はあまり転写しないという性質が明らかになった。②合理設計性: 転写ナノチップ上において、RNAPと基質遺伝子間の距離を制御する事で、転写活性を設計できる事が明らかになった。そしてこの性質を利用して、無細胞翻訳系PURE systemにおいて、2つの遺伝子の発現量を合理的に制御できるようになった。また、人工細胞に見立てたエマルジョンの中でこれらの性質を確認した。これらの結果は、空間配置をナノメートル精度で設計できるというDNAナノ構造の性質を利用した物であり、DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムの有用性を示唆する。また、今後の自律動作する分子デバイスの構築には、活性のon/off制御を司る分子スイッチが肝要であるが、将来の分子スイッチへの応用を鑑み、RNA干渉の鍵酵素であるRISC複合体(RNA-induced silencing complex)の機能解析を行い、RISC形成過程やRISCが標的を切断する機構のいったんを明らかにした。
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Nature (in press)
巻: - ページ: -
10.1038/nature14254
Molecular Cell (in press)
10.1016/j.molcel.2015.05.015
