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2014 年度 実績報告書

環境自律応答型転写系を備えた移動型分子ロボットの創出

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 25104504
研究機関京都大学

研究代表者

多田隈 尚史  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 研究員 (10339707)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード1分子計測(SMD) / 核酸 / 蛋白質 / 分子機械 / 分子モーター
研究実績の概要

自律的に動作する分子ロボットを構築する為に、DNAナノ構造物(DNA-tile)上に多数の蛋白質を固定した"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。本年度は、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、機能モジュールとしての性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Gene-nano-chip)、出来たGene-nano-chip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、Gene-nano-chipには自律動作する分子ロボット構築に都合の良い性質が備わっている事が明らかになった。1つ目は合理設計性であり、Gene-nano-chip上のRNAPと基質遺伝子間の距離を制御することで、転写活性を設計できる事が明らかになった。2つ目は、直交性であり、自身の内部遺伝子は高効率に転写する一方、溶液中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。そして、これらの性質を利用して、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設計可能である事を示した。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、従来は経験則的に反応設計が行われてきた転写活性を工学的なアプローチで反応設計可能な事を示しており、生物化学反応の制御にDNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いる事の有用性を示唆する。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] 生物遺伝子発現システムを集積化したバイオナノチップの構築に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      増渕岳也、多田隈尚史、遠藤政幸、原田慶恵、杉山弘、上田卓也
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 2014 (SSI2014)
    • 発表場所
      岡山大学 創立五十周年記念館
    • 年月日
      2014-11-22
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2014

    • 著者名/発表者名
      Masubuchi T, Tadakuma H, Endo M, Sugiyama H, Harada Y, Ueda T
    • 学会等名
      第87回日本生化学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] Cross-linking the dynein-microtubule complex by DNA origami2014

    • 著者名/発表者名
      広瀬恵子, 厳康敏, 多田隈尚史
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-26
  • [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami2014

    • 著者名/発表者名
      Masubuchi T, Tadakuma H, Endo M, Sugiyama H, Harada Y, Ueda T
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] DNA origamiを用いた直交性のある転写ナノデバイスの構築2014

    • 著者名/発表者名
      Masubuchi T, Tadakuma H, Endo M, Sugiyama H, Harada Y, Ueda T
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2014-09-12
  • [学会発表] DNA origamiを用いた直交性のある転写ナノデバイスの構築2014

    • 著者名/発表者名
      Masubuchi T, Tadakuma H, Endo M, Sugiyama H, Harada Y, Ueda T
    • 学会等名
      第16回RNA学会
    • 発表場所
      名古屋市・ウインクあいち
    • 年月日
      2014-07-24
  • [学会発表] DNAナノ構造を用いたナノ転写チップの構築: ナノ反応場における転写活性2014

    • 著者名/発表者名
      多田隈尚史
    • 学会等名
      第66回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      奈良県新公会堂
    • 年月日
      2014-06-12
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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