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2016 年度 実績報告書

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, 理学部第二部物理学科, 教授 (60281664)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードDNA / RecA / DNA結合蛋白質 / カーボンナノチューブ
研究実績の概要

昨年度までは単層カーボンナノチューブ(SWNT)を主に用いた実験を行ったが、最終年度はこれに加え多層カーボンナノチューブ(MWNT)に対するRecA等DNA結合蛋白質の反応実験をも行った。さらに、昨年度までに着手してきたポリマーあるいはDNAで被覆したSWNTに対してのDNA結合蛋白質の反応実験を完結させた。測定方法としては、当初より用いてきた原子間力顕微鏡法(AFM)や電気泳動法に加え、近赤外吸収測定、近赤外発光測定、可視蛍光測定など光学測定を重視した。その結果、カーボンナノチューブ(CNT)の種類については、SWNTとMWNTとでDNA結合蛋白質、特にRecA蛋白質の吸着様態が明らかに異なることが判明した。その理由についてはさらなる検討が必要であるが、CNTの直径の違いによる可能性と、キラリティに依存した物性の違いによる可能性とが有力だと考えられる。また、蛋白質の吸着にあたって、CNTそのものと蛋白質分子との相互作用と、CNT表面にあらかじめ吸着させたDNAやポリマーと蛋白質との相互作用とが競合することが昨年度までに示唆されていたが、本年度の実験でも相互作用の競合がより明確となった。すなわち、蛋白質の分子認識能を利用してCNTを修飾するタイプのナノバイオデバイスを構築する場合、CNT自体と蛋白質の間に働く非特異的な相互作用をいかに制御するかが、試料作製において重要であることを意味している。また、DNAとDNA結合蛋白質との相互作用が、極めて繊細に制御されていることも、本年度の実験結果に明白に表れた。測定においては、特に近赤外発光測定によって、ほかの測定法では得られない特異な情報を感度よく検知できることが明らかになった。最終年度であることから、論文発表にも重点を置き、総説を含む7報の論文発表を行った。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Adsorption of DNA binding proteins to functionalized carbon nanotube surfaces with and without DNA wrapping2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Ishibashi, Shusuke Oura, Kazuo Umemura
    • 雑誌名

      European Biophysics Journal with Biophysics Letters

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s00249-017-1200-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atomic Force Microscopy of DNA-wrapped Single-walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hayashida, Kazuo Umemura
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 143 ページ: 526-531

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2016.03.068

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Physisorption of DNA molecules on chemically modified single-walled carbon nanotubes with and without sonication2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura, Yu Ishibashi, Shusuke Oura
    • 雑誌名

      European Biophysics Journal with Biophysics Letters

      巻: 45 ページ: 483-489

    • DOI

      10.1007/s00249-016-1116-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Removal of excess polymer from a suspension containing hybrids of thermoresponsive polymer and carbon nanotubes using aggregation phenomena2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Izumi, Yoshikazu Kumashiro, Shusuke Oura, Teruo Okano, Kazuo Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 ページ: 095003

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.095003

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Protein adsorption on hybrids of thermoresponsive polymers and single-walled carbon nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura, Katsuki Izumi, Yoshikazu Kumashiro, Shusuke Oura, Teruo Okano
    • 雑誌名

      International Journal of Polymer Science

      巻: 2016 ページ: 3539609

    • DOI

      10.1155/2016/3539609

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Un-uniform binding of single-stranded DNA binding proteins on to hybrids of single-stranded DNA and single-walled carbon nanotubes studied by atomic force microscopy in air and in liquid2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura, Kei Ishizaka, Daisuke Nii, Katsuki Izumi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 388 ページ: 381-384

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2015.12.144

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microscopic Studies of DNA Molecules on Carbon Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura, Katsuki Izumi, Shusuke Oura
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 6 ページ: 180

    • DOI

      10.3390/nano6100180

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 蛍光色素カーボンナノチューブ複合体の光スイッチへの応用:DNAを用いた色素の吸脱着の制御2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤玄実、梅村和夫
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Evaluation of DNA adsorption or hybridization on single-walled carbon nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Oura, Masahiro Ito, Yoshikazu Homma, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 近赤外分光法とDNA・単層カーボンナノチューブ複合体を用いた緑茶の還元計測2017

    • 著者名/発表者名
      石橋融、伊藤雅浩、本間芳和、梅村和夫
    • 学会等名
      第6回日本生物物理学会関東支部会
    • 発表場所
      早稲田大学先端生命医科学センター
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] DNA-単層カーボンナノチューブ複合体へのアクリジンオレンジの吸着2017

    • 著者名/発表者名
      堀井悠平、梅村和夫
    • 学会等名
      第6回日本生物物理学会関東支部会
    • 発表場所
      早稲田大学先端生命医科学センター
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] OBSERVATION OF ADSORPTION PROCESS OF SINGLE STRANDED DNA TO SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES SURFACES BY FLUORESCENCE QUENCHING2017

    • 著者名/発表者名
      Shizuma Sato, Gilbert Bustamante, Jing Yong Ye, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      Biophysical Society 61st Annual Meeting
    • 発表場所
      New Orleans, Louisiana
    • 年月日
      2017-02-11 – 2017-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] COMPARISON OF MULTI-DYES QUENCHING BY SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES DISPERSION WITH SINGLE-STRANDED DNA AND DOUBLE-STRANDED DNA2017

    • 著者名/発表者名
      Ying Tan, Katsuki Izumi, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      Biophysical Society 61st Annual Meeting
    • 発表場所
      New Orleans, Louisiana
    • 年月日
      2017-02-11 – 2017-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison study on fluorescence quenching ability of DNA-wrapped single- and multi-walled carbon nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Oura, Katsuki Izumi, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      Biophysical Society 61st Annual Meeting
    • 発表場所
      New Orleans, Louisiana
    • 年月日
      2017-02-11 – 2017-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Monitoring adsorption process of single stranded DNA to single-walled carbon nanotubes surfaces by fluorescence quenching2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤玄実、ブスタマンテ・ギルバート、イエ・ジンヤン、梅村和夫
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] Comparison of Multi-Dyes Quenching by Single-Walled Carbon Nanotube Dispersion with Single Stranded DNA2016

    • 著者名/発表者名
      譚頴、和泉勝樹、梅村和夫
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] Base sequence dependence for fluorescence intensity of fluorescent dye-labeled DNA on single- and multi-walled carbon nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      大浦秀介、梅村和夫
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] Unique responses of carbon nanotubes wrapped with biomolecules2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura
    • 学会等名
      The 5rd International Conference on Nanostructures, Nanomaterials and Nanoengineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-10-29 – 2016-10-31
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hybrids of biomolecules and carbon nanotubes: nanodevices for biosensing2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura, Shusuke Oura, Yu Ishizaka
    • 学会等名
      International Conference of Nanomedicine and Nanobiotechnology 2016 (ICONAN 2016)
    • 発表場所
      University Pierre and Marie Curie, Paris, France
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoscopic characterization of unique responses of carbon nanotubes wrapped with DNA and protein molecules2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Ishibashi, Masahiro Ito, Shusuke Oura, Yoshikazu Homma, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 発表場所
      ACROS Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparing quenching ability of DNA-wrapped single- and multi-walled carbon nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Oura, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 発表場所
      ACROS Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoscopic study of hybrid of biomolecules and carbon nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Umemura
    • 学会等名
      EMN Meeting on Smart and Multifunctional Material-2016
    • 発表場所
      Germany
    • 年月日
      2016-08-23 – 2016-08-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室公式Facebookページ

    • URL

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

  • [産業財産権] 蛍光検出方法及び蛍光検出装置2017

    • 発明者名
      梅村和夫、政池知子、佐藤玄実、横田龍一
    • 権利者名
      梅村和夫、政池知子、佐藤玄実、横田龍一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-044186
    • 出願年月日
      2017-03-08

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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