電界イオン化に基づくDNAの塩基配列の超高速決定法

基于电场电离的DNA碱基序列超高速测定方法

• 批准号: 14655307
• 负责人: 桂 進司
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655307/
• 关键词: 塩基配列; 電界イオン化; FIM; DNA; 電界イオン顕微鏡; FEM; グロビュール

本研究は、従来の電気泳動法に代わる高速なDNAの塩基配列決定法の基礎的検討に関するものである。本手法は、真空中で伸張させたDNAに高電圧を印加することにより、電界強度が最大となるDNA末端部分で生じる電界イオン化に伴い観測される像から試料末端の塩基の同定を行うものであり、電界イオン顕微鏡(Field ion microscope : FIM)の原理に基づいたものである。また、さらに印加電圧を上昇させることにより、電界蒸発により末端の塩基を順次脱離させることで、DNAの塩基配列を直接的に決定することを目指すものである。本研究では、上記のDNAシーケンサの開発に向け、以下に示す基礎的検討を行った。本手法では、針状に伸張させた試料を調整することが必要である。そのために、電界研磨により先端の曲率半径を100nm程度以下に加工した金線に末端をSH基で修飾したDNAを結合させる方法を検討した。DNAを結合させたサンプルではDNAを結合させていないものに対して、低い印加電圧で異なるFIM像が観察された。低電圧でFIM像が観測されたことはサンプル表面に曲率半径の小さな面が存在することを示唆している。また、DNA結合の有無で異なるFIM像が観測されたことはFIM像からDNAの原子構造を決定できる可能性があることを示唆している。しかしながら、明確なDNAの原子像を観察することはできなかった。これはFIMの動作ガスの熱振動に起因すると考えられ、現在試料の冷却系の構築を進めているところである。

This study is aimed at exploring the basis of high-speed DNA gene alignment determination by electrokinetic methods. This method is based on the principle of a Field ion microscope (FIM). In addition, the increase in the voltage of the electrode and the sequential separation of the terminal DNA base determine the direct alignment of the DNA base. This study was conducted on the basis of the DNA sequencing and development directions described above and below. This method is necessary to adjust the sample. A method for processing the ends of gold wires with a radius of curvature of less than 100nm is discussed. DNA binding in the middle of the cell, low voltage in the middle of the cell, low voltage in the cell. Low voltage FIM images are measured in the presence of a small radius of curvature on the surface. The possibility of DNA binding is determined by the FIM image. The atomic image of DNA is clearly detected. The cause of thermal vibration in the FIM operation is discussed. The cooling system of the sample is constructed.

项目成果

古牧, 辻, 中野, 小松, 高島, 内田, 桂, 水野: "DNA配列決定に用いる電界イオン顕微鏡の製作と評価"静電気学会講演論文集'03. 149-150 (2003)

Furumaki、Tsuji、Nakano、Komatsu、Takashima、Uchida、Katsura、Mizuno：“用于 DNA 测序的场离子显微镜的生产和评估”日本静电学会论文集 03 (2003)。

古牧卓也, 中野道彦, 黒田忠司, 小松旬, 松浦俊一, 高島和則, 内田裕久, 桂進司, 水野彰: "FIMを用いたDNA配列決定の基礎的検討"静電気学会講演論文集'02. 299-300 (2002)

Takuy​​a Komaki、Michihiko Nakano、Tadashi Kuroda、Shun Komatsu、Shunichi Matsuura、Kazunori Takashima、Hirohisa Uchida、Shinji Katsura、Akira Mizuno：“使用 FIM 进行 DNA 测序的基础研究”日本静电学会论文集 02。 2002）