自律的に動作するDNAナノデバイスのための核酸オシレータの開発

开发用于自主操作DNA纳米装置的核酸振荡器

• 批准号: 06J10676
• 负责人: 瀧ノ上 正浩
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J10676/
• 关键词: 自律的振動子(オシレータ); DNAコンピュータ; 分子モーター; 分子コンピュータ; DNAナノデバイス; DNAナノテクノロジー; DNA; RNA; 分子反応の数値解析; 分子コンピューター

(I)フィードバックの単位となる分子反応の実験:核酸分子コンピュータの基本関数である配列変換を組み合わせてフィードバック基本反応を実装した.前年度に設計したDNA/RNAで試験管内の実験を行い,基本反応をうまく実現させられるこどを確認した.実験結果を詳細に検討することで,酵素活性の多少の強弱によって,その反応の様子が変わった.従って,市販の酵素をうまく選択することで,反応の効率や特異性を向上させられる可能性が分かった.(II)シミュレーションによる実験条件の改良:前年度に開発した数理モデルを利用し,振動性フィードバック反応回路の実験条件の再検討と改良を行った.(I)の実験によって酵素・核酸反応のパラメータを見積もり,その値を利用して,シミュレーションを再度行い,振動反応の実験条件の再検討と改良のための情報を収集した.また,実験条件を変えると系の振舞いがどのように変わるかをシミュレーションによって詳細に検討し,実験との対応付けを行った.(III)振動するフィードバック回路の実験:(I)の反応を組み合わせて振動するフィードバック回路を構成するための実験を進めた,外部からの周期的な入力に同期して,長時間,振動が持続することを実験的に示した,出力RNAを検出するためのモレキュラービーコンで,入力に同期した出力の反応系の時系列データを定量的に測定できた.また,PAGEを使ったRNA長・RNA配列の観測によって,設計通りの出力RNAが正しく出力されていることも,詳細に確認できた.自律的な振動が持続するための条件検討を積極的に進めた.

（i）对用作反馈单元的分子反应的实验：通过组合序列转换（核酸分子计算机的基本函数）实现了基本反馈反应。我们使用上一年设计的DNA/RNA在试管中进行了实验，以确认儿童可以成功实现基本反应。通过详细检查实验结果，根据酶活性稍强和较弱的酶活性改变了反应。因此，发现通过选择市售酶，可以提高反应的效率和特异性。 （ii）通过模拟改善实验条件：使用上一年开发的数学模型，我们重新审查了振荡反馈反应电路的实验条件。我们估算了酶和核酸反应的参数，然后使用值再次进行了模拟。收集信息以重新审查和改善振动反应的实验条件。我们还详细研究了当通过模拟更改实验条件并与实验相对应时，系统的行为如何变化。 （iii）对振动反馈电路进行的实验：我们通过组合（i）的反应进行了一个实验，以构建振动反馈电路。我们通过实验证明，振动与外部周期性输入同步，并定量测量的输出反应系统的时间序列数据与输入同步。此外，通过使用PAGE观察RNA的长度和RNA序列，我们能够详细确认按设计正确输出RNA。我们积极地研究了维持自主振动的条件。

项目成果

Design of Code Words for DNA Computers and Nanostructures with Consideration of Hybridization Kinetics

• DOI: 10.1007/978-3-540-77962-9_12
• 发表时间: 2007-06
• 作者: Tetsuro Kitajima;M. Takinoue;K. Shohda;A. Suyama

Oscillator for self-assembled DNA nanomachines

用于自组装 DNA 纳米机器的振荡器

• 发表时间: 2007
• 期刊: Foundations of Nanoscience 2007-Self-Assembled Architectures and Devices
• 作者: A. Kuniba;R. Sakamoto;R.Sakamoto;A.Kuniba;A.Kuniba;A.Kuniba;R. Sakamoto;R. Sakamoto;R. Sakamoto;Masahiro Takinoue;Tetsuro Kitajima;Masahiro Takinoue;Masahiro Takinoue
• 通讯作者: Masahiro Takinoue

Design and numeric alanalysis of RNA oscillator

RNA振荡器的设计与数值分析

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proceedings in Information and Communications Technology 1(掲載確定)
• 作者: A. Kuniba;R. Sakamoto;R.Sakamoto;A.Kuniba;A.Kuniba;A.Kuniba;R. Sakamoto;R. Sakamoto;R. Sakamoto;Masahiro Takinoue
• 通讯作者: Masahiro Takinoue

A Numerical Analysis of an Autonomous Molecular Computing System, RTRACS

自主分子计算系统 RTRACS 的数值分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: Preliminary proceedings of DNA 12
• 作者: A. Kuniba;R. Sakamoto;R.Sakamoto;A.Kuniba;A.Kuniba;A.Kuniba;R. Sakamoto;R. Sakamoto;R. Sakamoto;Masahiro Takinoue;Tetsuro Kitajima;Masahiro Takinoue;Masahiro Takinoue;Masahito Takinoue;Masahito Takinoue;Masahito Takinoue
• 通讯作者: Masahito Takinoue

Bionano clock based on an autonomous biomolecular computing system

基于自主生物分子计算系统的 Bionano 时钟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of NanoBio-Tokyo 2006
• 作者: A. Kuniba;R. Sakamoto;R.Sakamoto;A.Kuniba;A.Kuniba;A.Kuniba;R. Sakamoto;R. Sakamoto;R. Sakamoto;Masahiro Takinoue;Tetsuro Kitajima;Masahiro Takinoue;Masahiro Takinoue;Masahito Takinoue;Masahito Takinoue;Masahito Takinoue;Masahito Takinoue
• 通讯作者: Masahito Takinoue