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2014 年度 実施状況報告書

DNA-カーボンナノチューブ複合体表面でのRecAらせん構造形成の試み

研究課題

研究課題/領域番号 26400436
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, 教授 (60281664)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードDNA / 蛋白質 / カーボンナノチューブ / 原子間力顕微鏡 / 分光 / 電気泳動
研究実績の概要

研究初年度である平成26年度は、DNAおよび有機分子を、さまざまな条件下で複数種類の単層カーボンナノチューブ(SWNT)に吸着させ、原子間力顕微鏡、各種分光法、電気泳動法、蛍光顕微鏡等により評価を行った。その結果、DNA吸着について、無修飾のSWNT、有機分子で表面化学修飾した複数種類のSWNTを比較すると、それぞれDNAの吸着量が異なることが判明した。すなわち、SWNTの表面修飾を使い分けることでDNAの吸着量を制御することができた。これらのSWNTはそれぞれ直径が異なるため、本研究の最初の目的であった、DNAの吸着状態とDNA-SWNT複合体の直径をさまざまに制御することが実現できたことになる。一方、DNA以外の有機分子を用いたSWNT複合体作製として、温度応答性ポリマーのSWNTへの吸着実験を行った。温度応答性ポリマーはさまざまな分子量のものがあるため、DNA-SWNT複合体とは直径の異なる複合体作製に有効であった。この場合は、塩濃度や温度を変えることで複合体を沈殿させたり、また再分散させたりできることもわかった。これらの実験がうまく進んだため、本来は2年目に予定していた蛋白質の吸着実験にも着手した。一本鎖DNA結合蛋白質、およびRecA蛋白質と上述の複合体との反応実験について、未完結ながらいくらかの実験データを得ることができた。評価法については、以前から行っている測定法に加え、新たに蛍光顕微鏡観察による評価やフォトルミネッセンス測定による評価を試みた。蛍光顕微鏡観察のためには、蛍光標識DNAを新たに設計して用いた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度中に実施する予定だった実験を終え、表面状態や直径の異なる複合体を作製することができた。また、2年目を予定していた蛋白質反応実験にも着手できた。

今後の研究の推進方策

2年目は初年度に作製手順を確立したDNAまたはポリマーとSWNTとの複合体を用い、RecAをはじめとした蛋白質の吸着実験を行う。また、評価法においては、電気泳動実験で泳動が難しい試料がいくつかあるため、これを改善するための検討を行いたい。初年度に導入した蛍光測定法は有力であるため、申請時の計画よりも蛍光測定を重要視して研究を進めたい。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Biomolecular recognition ability of RecA proteins for the DNA on the Single-Walled Carbon Nanotubes2015

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Oura, Masahiro Ito, Daisuke Nii, Yoshikazu Homma, Kazuo Umemura
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 126 ページ: 496-501

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2015.01.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hybrids of Nucleic Acids and Carbon Nanotubes for Nanobiotechnology2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 5 ページ: 321-350

    • DOI

      10.3390/nano5010321

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 塩濃度の調節による、温度応答性高分子で表面被覆した単層カーボンナノチューブの分散・沈殿制御2015

    • 著者名/発表者名
      和泉勝樹、大浦秀介、熊代善一、岡野光夫、梅村和夫
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 表面修飾単層カーボンナノチューブへの一本鎖DNA吸着現象の評価2015

    • 著者名/発表者名
      石橋融、大浦秀介、梅村和夫
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブ表面への一本鎖DNAの吸着/脱離条件の検討とアニールによる二本鎖DNA形成の試み2015

    • 著者名/発表者名
      豊福玲於奈、大浦秀介、伊藤雅浩、本間芳和、梅村和夫
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 温度および塩濃度の調節による、poly(N-isopropylacrylamide)で表面被覆した単層カーボンナノチューブの分散・沈殿制御2015

    • 著者名/発表者名
      和泉勝樹、大浦秀介、熊代善一、岡野光夫、梅村和夫
    • 学会等名
      第4回日本生物物理学会関東支部会
    • 発表場所
      日本大学文理学部キャンパス
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
  • [学会発表] Nanoscopic study of hybrids of biomolecules and carbon nanotubes2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Nanostructures, Nanomaterials and Nanoengineering (ICNNN 2014)
    • 発表場所
      Hongkong
    • 年月日
      2014-12-26 – 2014-12-28
  • [学会発表] DNA結合蛋白質を用いたDNA・カーボンナノチューブ複合体の評価2014

    • 著者名/発表者名
      梅村和夫
    • 学会等名
      東京理科大学総合研究機構ナノカーボン研究部門ワークショップ「実験と理論の協調によるナノ空間・ナノ物質研究の最前線」
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-25
  • [学会発表] 蛍光色素修飾DNAを用いたカーボンナノチューブ表面のDNAの吸着様態の評価2014

    • 著者名/発表者名
      大浦秀介、梅村和夫
    • 学会等名
      東京理科大学総合研究機構ナノカーボン研究部門ワークショップ「実験と理論の協調によるナノ空間・ナノ物質研究の最前線」
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-25
  • [学会発表] Evaluation of biological function of DNA on the single-walled carbon nanotubes by using biomolecular recognition ability of RecA proteins2014

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Oura, Masahiro Ito, Yoshikazu Homma, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌・札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [備考] 研究室公式Facebookページ

    • URL

      https://www.facebook.com/pages/UME_lab-Biophysics-TUS/311200375604135

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公開日: 2016-05-27  

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