DNAナノデバイスによる細胞内動的構造と細胞機能の制御

使用 DNA 纳米器件控制细胞内动态结构和细胞功能

基本信息

批准号：
22H03682
负责人：
鈴木勇輝
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本提案研究では，生細胞上のタンパク質の集積状態を自在に操作する生体分子ナノデバイスを開発し，細胞内の動的構造および細胞の形態・運動性を人為的に制御する新技術の創出へつなげることを目指している．研究初年度はDNAナノデバイスの人為操作の実現を目標に据え，刺激応答性の設計から着手した．メカニカルな動作を示すDNAオリガミ構造体を基盤に，pH応答性塩基配列，光応答性オリゴヌクレオチド，核酸シグナルによる鎖置換反応などを実装することで，特定の外部刺激に応答して可逆的に収縮・伸張あるいは変形するDNAナノデバイスを設計・構築した．さらに，ペプチド-DNAコンジュゲートの設計と合成に取り組み，DNAナノデバイスの機能化を進めた．細胞接着活性配列であるRGDモチーフや各種ナノボディの抗原ペプチドをDNAデバイス上にアレイ化し，標的タンパク質に対する認識能を付与した．DNAナノデバイスの外部刺激依存的な構造変化については，ゲルシフトアッセイ（EMSA）をはじめとした生化学的手法に加え，蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）測定や原子間力顕微鏡（AFM）によるナノイメージングなどで評価・解析した．溶液中での三次元構造については直接計測することが困難であるため，粗視化シミュレーションによりモデル構築を行ない，AFM画像からの測定値と比較解析した．これらの解析により，開発したDNAナノデバイスについて，設計通りの構造変化を実現できていることを確認した．

这项拟议的研究旨在开发生物分子纳米评论，以自由操纵活细胞上蛋白质的积累状态，并创建新技术，这些新技术可以人为地控制细胞内的动态结构以及细胞的形态和运动。在研究的第一年中，目标是实现对DNA纳米台词的人工操纵，该项目始于刺激反应性设计。基于表现机械行为的DNA寡聚结构，我们设计和构建了DNA纳米构造，可以通过实现pH值得反应性的碱基序列，光反应性的寡核苷酸，以及使用核酸信号的链置换反应来逆转，拉伸或变形，以响应特定的外部刺激。此外，我们研究了肽-DNA偶联物的设计和合成，并进行了DNA纳米版的高级功能化。 RGD基序是细胞粘附活性序列和来自各种纳米型的抗原肽，在DNA设备上排列以赋予靶蛋白的识别能力。使用生化技术（例如凝胶转移测定法（EMSA））以及使用原子力显微镜（AFM）评估了DNA纳米置评估中的外部刺激依赖性结构变化，并使用生化技术（EMSA）以及荧光共振能量转移（FRET）测量和纳米影像分析。由于很难在溶液中直接测量三维结构，因此使用粗粒模拟构建了模型，并与AFM图像的测量值进行了比较和分析。这些分析证实，开发的DNA纳米版本已按照设计实现了结构变化。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

DNAで創って動かすナノ構造

使用 DNA 创建和操作的纳米结构

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
小林史弥;杉本匡史;青柳西蔵;山本倫也;長田典子;鈴木勇輝
通讯作者：
鈴木勇輝

Aalto University(フィンランド)

阿尔托大学（芬兰）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Kent State University(米国)

肯特州立大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Self-assembly of DNA origami blocks into two-dimensional crystalline structures with designed geometries

DNA折纸块自组装成具有设计几何形状的二维晶体结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuki Suzuki; Ibuki Kawamata
通讯作者：
Ibuki Kawamata

Box-shaped ribozyme octamer formed by face-to-face dimerization of a pair of square-shaped ribozyme tetramers

DOI：
10.1016/j.jbiosc.2022.06.008
发表时间：
2022-09-10
期刊：
JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING
影响因子：
2.8
作者：
Islam, Md Dobirul;Hidaka, Kumi;Ikawa, Yoshiya
通讯作者：
Ikawa, Yoshiya

DOI：
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