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実世界で動作するDNAナノマシン構築手法の確立

建立在现实世界中运行的DNA纳米机器构建方法

基本信息

批准号：
19K12216
负责人：
小宮健
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (2021-2022)Tokyo Institute of Technology (2019-2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K12216/
关键词：
DNAコンピューティング DNAナノマシン分子ロボティクス

项目摘要

本研究課題では、機能性分子システムを実現するために、実世界で動作するDNAナノマシンの構築手法を確立することに取り組んでいる。研究代表者らがこれまで行ってきた、DNAの構造形成挙動を予測するシミュレーションと生化学的な実験を併用して反応を定量的に評価・検証し、その結果にもとづいて最適な配列を設計するアプローチによって、高い設計精度で所望の動作特性を示すDNAナノマシンを構築する。三年間の研究計画を四年間に延長した四年度目にあたる今年度は、DNAポリメラーゼによる伸長反応で情報処理機能を示す分子システムを構成するDNAナノマシンについて、昨年度に改変した反応機構を検証して高効率な動作を達成するための生化学的な実験を行った。実験では蛍光プローブを用いた電気泳動結果の計測等により結果を定量的に評価し、各段階の反応効率を詳細に検証した。そこで得た知見から、二次構造を多段階に形成・変化させる反応で動作するDNAナノマシンについて、最適な反応条件などを決定するためには、簡便な操作で効率良くDNAナノマシンを調整できる手法を開発して、実験のスループットを高める必要性が示唆された。そこで、調整時に行う反応を改変して従来手法との比較検証を行ったところ、操作の簡便性および反応効率ともに改善すると思われる予備的な成果を得た。改変した調整手法について今後さらに検討することで、ハイスループットにDNAナノマシンの検証実験を実施して高い反応効率を実現し、情報処理機能を示す分子システムの多段階動作を達成する。上記のDNAナノマシンとともに分子システムを構成するポリメラーゼを用いた反応についても検証を行い、その成果に関して複数の学会で発表を行った。

This research topic is to establish the construction method of functional molecular system and the operation of DNA system. The researchers studied the structure of DNA and its application in quantitative evaluation, identification and design of optimal alignment. The three-year research plan was extended to four years later. This year, DNA sequencing was carried out to demonstrate molecular processing functions. Last year, DNA sequencing was carried out to demonstrate high efficiency and performance. The results of the measurement of the electrokinetic parameters in the optical field were evaluated quantitatively and the reaction rates of the individual stages were verified in detail. For example, it is necessary to determine the optimal reaction conditions for the formation of multi-stage secondary structure and the optimal reaction conditions for the development of multi-stage secondary structure. For example, the adjustment time is changed, the comparison method is changed, the operation simplicity is changed, and the preparation result is obtained. Change the adjustment method to realize the multi-stage operation of the display molecule in the future. The above mentioned DNA molecules are composed of multiple molecules, which are used in the detection of DNA molecules, and related to the development of DNA molecules.