核酸シャペロン機能を持つ高分子材料設計と核酸ナノテクノロジーへの応用

具有核酸伴侣功能的高分子材料的设计及其在核酸纳米技术中的应用

• 批准号: 05F05112
• 负责人: 丸山 厚
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05112/
• 关键词: DNA; ナノマシン; 鎖交換反応; ポリカチオン; くし型共重合体; 4重鎖核酸; ナノバイオテクノロジー; 生体材料; カチオン性くし型共重合体; DNAハイブリダイゼーション; 核酸シャペロン; グアニジノ化; DNA鎖交換反応; 静電的相互作用

核酸は遺伝学的な興味のみならずナノテク素材としても期待されている。核酸から構成され、核酸を"燃料"として駆動する様々な"核酸ナノマシン(DNA-fueled DNA nanomachine)"が提案されている。このような核酸ナノマシンの作動原理は、2種の核酸構造間を燃料核酸とのハイブリダイゼーションあるいは鎖交換反応を利用して転移させることである。一方、核酸ナノマシンの応用を高めるためには、(1)マシンの出力、堅牢性の向上、(2)応答性の向上、および(3)燃料核酸以外には応答しない安定、正確な動作などが求められる。マシンの出力および堅牢性は、核酸ハイブリッドの安定性に依存する。一方で、応答性はハイブリダイゼーションおよび鎖交換速度に依存する。しかし、通常、核酸ハイブリッドの安定性を高めると、鎖交換速度は低下してしまう。つまり、この二つの要求は相反しジレンマとなる。すでに、カチオン性共重合体は、核酸ハイブリッドを安定化しつつハイブリッド形成速度や、鎖交換速度を顕著に高めることを見いだした。つまり、共重合体は、核酸ナノマシンのジレンマを取り除く上で、有用と推測された。伸縮型の核酸ナノマシンに対する共重合体の効果を評価した。その結果、応答が顕著に加速され、またシグナル変化も大きくなった。また、10サイクル後も50%近い応答性を保持していた。共重合体が、核酸ナノマシンの応答速度と堅牢性を高める上で有用であることがわかった。核酸ナノマシンは、核酸ハイブリッドが不安定化する低イオン強度条件では、動作が緩慢になる。実際、塩濃度を50mMとすると、マシンの応答性が顕著に低下した。しかし、共重合体を共存させることで、低塩濃度下でも迅速かつ大きな応答が得られることが確認された。共重合体は、核酸ナノマシンの応答性を改善しかつ作動条件上の制約を取り除くことで、その展開を広げるものと期待された。

Nucleic acid は は 伝学 な 情のみならずナノテク Material としてもLooking forward to されている. Nucleic acid is composed of DNA-fueled DNA nanomachine, and nucleic acid is fuel. The principle of operation of Nucleic Acid Nucleic Acid Nucleic Acid, and the fuel nucleic acid Nucleic Acid Nucleic Acid between the two types of nucleic acid structuresイブリダイゼーションあるいは lock exchange reaction 応をutilization して転提させることである. On the one hand, nucleic acid ナノマシンの応用を高めるためには, (1) マシンの的 output, fastness のUP, (2) Responsiveness of the upward, および (3) fuel nucleic acid other than には応respond しない stability, correct action などがQuest められる. The strength of the MASIN is strong, and the stability of the nucleic acid is dependent on it. One side, the responsiveness of the lock exchange speed depends on the lock exchange speed. Normally, the nucleic acid stability is high, and the lock exchange speed is low.つまり、この二つのRequirementは Opposite しジレンマとなる.すでに, カチオン性 co-overlapping body は, nucleic acid ハイブリッドをstabilized しつつハイブリッド formation speed や, lock exchange speed を顕敕高めることを见いだした.つまり, total superposition は, nucleic acid ナノマシンのジレンマをtake りexcept く上で, useful とguess された. The effect of the stretchable nucleic acid nucleic acid nucleic acid complex combined together can be evaluated.そのRESULT, 応answer が顕与にAccelerate され, またシグナル変化も大きくなった.また、After 10 サイクルも50% close to い応Answerability を maintain していた. The speed and fastness of nucleic acids and nucleic acids are high and the results are high and useful. Nucleic acid ナノマシンは, nucleic acid ハイブリッドがinstabilityするlow intensity conditionでは, slow actionになる. The actual concentration is 50mM, and the response properties of MASIN are low.しかし, co-overlapping body を coexistence させることで, low chlorine concentration, でも quickly かつ大きな応 Answer られることがconfirm された. Co-overlapping body, nucleic acid, nucleic acid, のマシンの応を improvement, しかつ constraint on the operating conditions, を removal, そのdevelopment, を広げるものとexpectation された.

项目成果

DNA Nanomachine Switching Improved by Cationic Comb-Type Copolymer

• DOI: 10.1002/masy.200750352
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Macromolecular Symposia
• 作者: S. Choi;Naoki Makita;Arihiro Kano;A. Yamayoshi;T. Akaike;A. Maruyama

The molecular structure effect of cationic comb-type copolymers on nucleic acid chaperone activity

阳离子梳型共聚物的分子结构对核酸伴侣活性的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Nucleic Acids Symposium Series 4
• 作者: Choi;S.W.;Takada;K.;Mochida;J.;Yamayoshi;A.;Kano;A.;Akaike;T.;Maruyama;A.
• 通讯作者: A.

Cationic comb-type copolymers having high density of PEG graft chains for gene carriers.

用于基因载体的具有高密度PEG接枝链的阳离子梳型共聚物。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Macromolecular Symposia 249-250
• 作者: S.W.Choi;et al.
• 通讯作者: et al.

Spectroscopic investigation of cationic comb-type copolymers/DNA interaction : interpolyelectrolyte complex enhancement synchronized with DNA hybridization

阳离子梳型共聚物/DNA相互作用的光谱研究：与DNA杂交同步的聚电解质复合物增强

• 发表时间: 2007
• 期刊: Langmuir 23
• 作者: 真下知士;他;張 賢徳;Y.Sato et al.
• 通讯作者: Y.Sato et al.

Cationic comb-type copolymers for boosting DNA-fueled nanomachines.

• DOI: 10.1021/nl0626232
• 发表时间: 2007
• 期刊: Nano letters
• 影响因子: 10.8
• 作者: S. Choi;Naoki Makita;S. Inoue;Charles Lesoil;A. Yamayoshi;Arihiro Kano;T. Akaike;A. Maruyama