Development of molecular motor-based micro/nanodevice by using DNA pre-programming

利用DNA预编程开发基于分子马达的微纳米器件

• 批准号: 20K15141
• 负责人: 井上 大介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15141/
• 关键词: 無細胞タンパク質発現系; 合成生物学; 細胞骨格; 生体分子モーター; ナノテクノロジー; 無細胞タンパク質発現; 微小管; キネシン; DNAナノテクノロジー; 分子機械

本研究では、タンパク質遺伝子をコードしたＤＮＡをガラス基板上にプリントすることで、タンパク質マイクロデバイスの構築に必要な情報を基板上にプレ-プログラミングし、長期保存することを可能にする。基板上でタンパク質を発現させ、タンパク質間の相互作用による自己集積を利用し、マイクロ・ナノデバイスの構築技術を確立する。昨年度まで、キネシンおよびミオシン生体分子モーターの無細胞タンパク質発現に成功し、運動活性があることも確認できた。さらに、DNAをガラス基板に固定する手法も確立し、本研究の目的であるガラス基板上でのタンパク質発現にも成功した。しかしながら、詳細な評価により、合成した生体分子モーターの運動活性が、従来の遺伝子組み換え生物を用いて発現させたものよりも低いことが判明した。そこで、本年度はデバイスの動力タンパク質であるキネシンおよびミオシン生体分子モーターの運動活性を向上することを試みた。合成したキネシンに関しては、使用するバッファー組成を検討することで、その運動活性を10倍程度に向上することができた。さらに、大腸菌発現したキネシンとの詳細な比較により、合成したキネシンは、大腸菌発現したキネシンよりも微小管（キネシンと相補的に結合する細胞骨格繊維）との結合親和性が高いことや、失活したキネシンの量が少なくなることを明らかとした。他方、ミオシンは、合成時に適切なシャペロンを用いることで、持続的な運動が得られるようになった。今回使用したミオシンVIは、フォールディングに必要なシャペロンが未同定であったが、本研究により、主要なシャペロンを突き止めることができた。すなわち、このことは従来の遺伝子組み換え生物から精製したものと同等の性能をもつミオシンVIを試験管内合成する技術を世界で初めて確立したということを意味する。

In this study, the essential information for the construction of DNA on a substrate was studied, and the possibility of long-term preservation was discussed. To establish a technology for the development and utilization of self-accumulation in the interaction between substances on a substrate The successful development of cell-free protein in vivo and the identification of protein activity in vivo were reported last year. In addition, the method of DNA immobilization on the substrate was established. The objective of this study was to successfully develop DNA on the substrate. A detailed evaluation of the biological activity of the molecule, and the biological activity of the molecule. This year, the company will try to improve the quality of its products. The composition of the composition In addition, the binding affinity of E. coli production, synthesis and development of E. coli production, microtubule (cell skeleton), and inactivation of E. coli production was high and low. The other side, the right side. This study is based on the following findings: In the past, the number of people who have been involved in the research and development of science and technology has increased.

项目成果

アクチン自己組織化の時空間的制御による、リポソームの極性化

通过肌动蛋白自组装的时空控制脂质体极化

• 发表时间: 2022
• 作者: 清水 俊樹;カニシカ デシルバ;原 正則;吉村 雅満;Takayuki Nakamuro;井上 大介
• 通讯作者: 井上 大介

In vitro assays of cytoskeleton

细胞骨架的体外测定

• 发表时间: 2021
• 作者: Inoue Daisuke;Ohashi Keisuke;Takasuka Taichi;Kakugo Akira;Inoue Daisuke
• 通讯作者: Inoue Daisuke

Emergence of monopolar motile clusters of chiral microtubules in collective motion

集体运动中手性微管单极运动簇的出现

• 发表时间: 2021
• 作者: Van Toan Nguyen;Tuoi Truong Thi Kim;Inomata Naoki;Toda Masaya;Ono Takahito;Inoue Daisuke
• 通讯作者: Inoue Daisuke

精密分子集積技術を用いた、分子人工筋肉の合成

利用精密分子集成技术合成分子人工肌肉

• 发表时间: 2022
• 作者: D. Kozawa;X. Wu;A. Ishii;J. Fortner;K. Otsuka;R. Xiang;T. Inoue;S. Maruyama;Y.H. Wang;Y. K. Kato;井上 大介
• 通讯作者: 井上 大介

In vitro synthesis and design of kinesin-1 and kinesin-14

驱动蛋白1和驱动蛋白14的体外合成与设计

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上大介;大橋慧介;高須賀太一;角五彰
• 通讯作者: 角五彰