簡便なタンパク質構造解析に向けた規則配列化のためのDNA規則的多孔構造創製

创建规则排列的 DNA 多孔结构，以便于蛋白质结构分析

基本信息

批准号：
19K22103
负责人：
田川美穂
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、タンパク分子を簡便に規則配列させるためのDNA結晶スポンジ（DNA規則的多孔構造）をデザインし、作製している。昨年に引き続き、DNA修飾ナノ粒子結晶を用いて、スポンジ機能を持つ結晶作製に取り組んだ。タンパク分子などのゲスト分子の取り込み効率を向上させるため、格子定数が大きい結晶作製にこれまで取り組んできたが、２０２２年度はDNA配列及び結晶化溶液の組成等の結晶成長条件を最適化することにより、結晶内のタンパク分子取り込みサイト（空隙）の大きさを約73nm程度まで大きくすることに成功した。また、封入したい分子と相互作用を持つ部位を予め結晶内に導入しておくことで、溶液内で混合するだけでゲスト分子を取り込めることを示した。具体的には、予めビオチン分子を修飾した合成DNAを用いてDNAナノ粒子結晶を作製することで、ストレプトアビジン-ビオチン相互作用により、ストレプトアビジン分子を封入することに成功した。その他、作製した結晶に細胞内でゲノム編集を行うCas9タンパクを封入することにも成功した。DNAナノ粒子結晶を高品質に作製するためには、混合する分子の当量比が非常に重要であるが、DNA低吸着チューブやチップ等、DNA実験関連の消耗品の欠品が長期にわたり発生しており、代替品を使用しなければならない状況であったが、実験手法を工夫することにより成果をあげ、論文発表（Soft Matter, 18, 6954-6964, 2022）も行うことができた。

在这项研究中，我们设计和创建了DNA晶体海绵（DNA常规多孔结构），以轻松排列蛋白质分子。从去年开始，我们努力使用DNA修饰的纳米粒子晶体生产具有海绵功能的晶体。为了提高来宾分子（例如蛋白质分子）的掺入效率，我们一直在努力生产具有大型晶格常数的晶体，但是在2022年，我们通过优化诸如DNA序列和晶体化的晶体序列，成功地增加了晶体内蛋白质分子掺入位点（VAC）的大小，将其提高到73 nm。此外，已经表明，通过引入与要预先封装在晶体中的分子相互作用的位点，可以简单地将它们混合在溶液中，从而将其合并到晶体中。具体而言，通过使用已提前用生物素分子修饰的合成DNA制备DNA纳米颗粒晶体，链霉亲和素分子通过链霉亲蛋白 - 生物素相互作用成功封装。此外，我们已经成功封装了基因组在细胞中的基因组蛋白，并将其纳入产生的晶体中。为了以高质量生产DNA纳米颗粒晶体，要混合的分子的等效比率非常重要，但是长期存在与DNA实验相关的消耗品短缺，例如低吸附管和芯片，并且需要使用替代方案，并且必须使用替代方案。但是，通过发明实验方法，已经达到了结果并发表了论文（Soft Matter，18，6954-6964，2022）。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Two-step nanoparticle crystallization via DNA-guided self-assembly and non-equilibrium dehydration process

通过 DNA 引导的自组装和非平衡脱水过程进行两步纳米颗粒结晶

DOI：
10.1021/acs.cgd.1c00398
发表时间：
2021
期刊：
Crystal Growth & Design
影响因子：
3.8
作者：
Hayato Sumi;Noboru Ohta;Hiroshi Sekiguchi;Shunta Harada;Toru Ujihara;Katsuo Tsukamoto;Miho Tagawa
通讯作者：
Miho Tagawa

DNA修飾ナノ粒子の結晶成長における重水の影響

重水对 DNA 修饰纳米颗粒晶体生长的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
張力東;横森真麻;鷲見隼人;小島憧子;太田昇;関口博史;原田俊太;宇治原徹;田川美穂
通讯作者：
田川美穂

DNAコロイド結晶を反応場として活用する試み

尝试利用DNA胶体晶体作为反应场

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
井上　新司;高田　三穂;杉本　泰;藤井　稔;M. Sakamoto;横森真麻,菅野茂夫,中村彰良,田川美穂
通讯作者：
横森真麻,菅野茂夫,中村彰良,田川美穂

DNA自己集合を利用したナノ粒子のコロイド結晶成長とX線小角散乱による構造解析

利用 DNA 自组装实现纳米颗粒的胶体晶体生长，并利用小角 X 射线散射进行结构分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
倉田博基;白澤由理;治田充貴;根本隆;田川美穂
通讯作者：
田川美穂

DNA-Programmable Nanoparticle Crystallization and Structural Analysis by Small-angle X-ray Scattering

DNA 可编程纳米粒子结晶和小角 X 射线散射结构分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Miho Tagawa;Maasa Yokomori;Hayato Sumi;LiDong Zhang;Noboru Ohta;Hiroshi Sekiguchi;Shunta Harada;Toru Ujihara
通讯作者：
Toru Ujihara