2019 Fiscal Year Research-status Report
分子輪投げによる環状DNA1分子の直接リアルタイム解析
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18K06175
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
平野 研 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80392653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺尾 京平 香川大学, 創造工学部, 准教授 (80467448)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 1分子DNA / 環状DNA / マイクロ流体デバイス / 1分子ダイナミクス解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題においては、環状DNA1分子を「輪」の状態で観察して、酵素反応等を直接リアルタイムで解析することを最終目的としている。顕微鏡観察下におい て、独自の分子輪投げデバイ スにより、環状DNA1分子を輪投げの要領でマイクロピラーに引っ掛けて「輪」の状態で捕捉する。この捕捉技術により環状 DNAと 酵素(ジャイレース等)や核酸結合タンパク質(ヒストン等)、周囲溶液環境との相互作用など解析を行い、環状DNAの構造・形態変化のダイナミクスの他、DNAのね じれ(トポロジー)そのものや生体イベントとの関連性をリアルタイム観察により1分子レベルで明らかにし、また直接観察により予測等に対する直接的なエビデ ンスを示すことを目的としている。 本年度は、昨年度に開発した分子輪投げ用のマイクロ流体デバイスを用いて、環状DNAの構造・形態変化のダイナミクス観察として、周囲溶液環境との相互作用による環状DNA1分子の1次相転移を解析した。分子輪投げデバイスにpsi凝縮系の溶液を導入し、1次相転移の1分子レベルでの環状DNAダイナミクスを解析できた。また当該成果を論文発表を行った。併せてより効率的な分子輪投げを行うため、シミュレータを用い流体場の解析を行いデバイスデザインにフィードバックし、デバイスの最適化を行った。マイクロ流路内に回転電界を形成するためフォトリソグラフィや真空蒸着法などにより微小電極の作製を試み、各種電 極デザインによる最適な回転電場形成のための検討を行うことにより、回転電場による環状DNA1分子の分子フラフープ捕捉を示唆できる基礎的成果を得ること ができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
分子輪投げ用のマイクロ流体デバイスの開発を流体場シミュレータも導入し達成した。また当該デバイスを用いて、環状DNA1分子の1次相転移による形態変化ダイナミクス解析を実施した。分子フラフープについては、回転電場を形成するための電極作製とデザイン検討に時間を要したが、回 転電場による環状DNA1分子の捕捉を示唆できる成果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、引き続き分子フラフープ法の確立に取り組むと共に、当初計画通り環状DNAータンパク質複合体によるリアルタイム観察に取り組むことを考えてい る。現状では、研究計画の大幅な変更は考えていない。
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| Causes of Carryover |
おおむね計画通りに予算を使用したが、少し条件検討の翌年度にずれ込んだ検討について、残額が生じた。来年度も引き続き検討を行うために、当該 予算を使用する。
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