生細胞における1分子操作・1分子観察技術の開発と情報伝達機構の解明

活细胞单分子操作/单分子观察技术的开发及信息传递机制的阐明

• 批准号: 04J07776
• 负责人: 田中 慎一
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J07776/
• 关键词: 検出プローブ; 半導体微粒子; 配列制御; DNA; 自己組織化; 原子間力顕微鏡; 酵素反応; 蛍光顕微鏡; 走査型チップエンハンスト蛍光顕微鏡; 金微粒子; ビオチン-アビジン反応; 透過型電子顕微鏡

【緒言】生細胞の代表的な生理的機能である増殖と分化を分子レベルで理解するためには分子レベルで分子の操作・観察を行う必要がある。そこで本研究では1分子レベルでの計測・観察を可能とする装置及び検出プローブの開発を遂行してきた。半導体微粒子は従来の蛍光分子で起こる退色などの問題も無く、入射光による発光波長(色)がそのサイズに依存し、単一の材料で幅広い波長の光を発光させることが可能であるため、新しいプローブとしての応用が期待されている。そこで本年度は主に半導体微粒子による生体高分子の修飾および配列制御について研究を行い異種類のタンパク質及び遺伝子の標識および検出プローブの開発を中心に行ってきた。【実験】半導体微粒子の配列制御を行うために、本研究ではDNAの相補性と自己組織化を利用した。鋳型DNAの合成は100塩基のDNAを酵素反応により連結させることで行った。出発物質として用いたこのDNAは2箇所において18塩基程度の特異的な配列を有しており、それぞれの相補鎖を異なるQ-dot(発光波長655nmと585nm)で標識し、鋳型DNAとハイブリダイゼーションさせることで異種のQ-dotによる規則的な配列の作製を行った。【結果】このようにして調整したQ-dot配列について原子間力顕微鏡(AFM)観察及び蛍光顕微鏡観察を行い評価した。得られたAFM像において調整したDNA-(Q-dot)複合体は基板上で伸張しており、直径10〜12nmのQ-dotが周期的にDNA上に配列できていることが確認された。そこで次に蛍光顕微鏡観察を行ったところ、作製したDNA-(Q-dot)複合体においてそれぞれのQ-dotからの蛍光が観察され、合成した鋳型DNA上に2種類のQ-dotが配列できていることが確認された。

[简介]为了了解活细胞的典型生理功能，增殖和分化，在分子水平上，有必要在分子水平上操纵和观察分子。因此，这项研究开发了允许在单分子水平上进行测量和观察的设备和检测探针。半导体细颗粒没有任何问题，例如传统的荧光分子发生的褪色，并且由入射光引起的发射波长（颜色）取决于其大小，并且可以用单个材料发出各种波长，因此预计可以用作新的探针。因此，今年我们主要研究了使用半导体微粒对生物聚合物的修饰和序列控制，并着重于开发不同类型的蛋白质和基因的标记和检测探针。 [实验]为了控制半导体细颗粒的序列，本研究利用了DNA互补性和自组装。通过通过酶促反应连接100个DNA的DNA合成模板DNA。该DNA被用作起始材料，在两个位置的特定序列约为18个碱基，每个互补链都用不同的Q点（655 nm和585 nm的发射波长）标记，并与模板DNA杂交以使用异源Q点创建常规序列。 [结果]通过原子力显微镜（AFM）观察和荧光显微镜评估了以这种方式调整的Q点序列。在AFM图像中制备的DNA-（Q-DOT）复合物在底物上拉伸，并确认将直径为10至12 nm的Q点定期排列在DNA上。接下来，观察到荧光显微镜，并在DNA-（Q-DOT）复合物中观察到来自每个Q点的荧光，并确认在合成模板DNA上排列了两种类型的Q点。

项目成果

Selective adsorption of DNA onto SiO_2 surface in SiO_2/SiH pattern

DNA以SiO_2/SiH模式选择性吸附到SiO_2表面

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.43 No.10
• 作者: Shin-ichi Tanaka;Masateru Taniguchi;Tomoji Kawai
• 通讯作者: Tomoji Kawai

Synthesis of long Poly(dG)・Poly(dC) DNA using enzymatic reaction

利用酶反应合成长Poly(dG)・Poly(dC) DNA

• 发表时间: 2004
• 期刊: Chemical Communications No.21
• 作者: Shin-ichi Tanaka;Masateru Taniguchi;Susumu Uchryama;Kiichi Fukui;Tomoji Kawai
• 通讯作者: Tomoji Kawai

Adsorption of DNA molecule and DNA patterning on Si substrate

DNA 分子在 Si 基底上的吸附和 DNA 图案化

• 发表时间: 2004
• 期刊: AIP conference proceedings Vol.725
• 作者: Shin-ichi Tanaka;Masateru Taniguchi;Tomoji Kawai
• 通讯作者: Tomoji Kawai

クロモソーム(福井希一、向井康比己、谷口研二(編者))

染色体（福井喜一、向井泰彦、谷口健二（编辑））

• 发表时间: 2005
• 作者: 田中慎一;菅野誉士;川合知二(分担執筆)
• 通讯作者: 川合知二(分担執筆)