DNAオシレータの構築

初年度に開発したDNA分子とニッキング酵素、鎖置換反応を起こすDNAポリメラーゼから構成される「分子ゲート素子」反応条件を最適化し、37℃付近での出力反応を実現した。従来の高温条件下での反応では、DNA出力を定量するための蛍光試薬が不活化して測定することができなかったが、生理温度条件下で反応することにより、DNAオシレータが発振する条件を精密に測定することが可能となった。また、鎖交換によって、DNAオシレータの構築に必要な分子ゲート素子間での抑制関係が実現できることも確認した。以上の成果にもとづいて、a)恒常的な入力用DNA鎖の投入、b)出力の活性化、c)入出力反応の抑制、d)恒常的な出力DNA鎖の不活化に用いる各分子ゲート素子間の量的な関係をシミュレーションするため、初年度に行ったDNA分子の競合的な二本鎖形成についてのモデル予測を発展させた。上記で構築したDNAオシレータを、シグナルとしてのDNA鎖によるプライミングを指令として動作する分子アクチュエータと組み合わせて動作させることで、DNAオシレータを動作制御に用いる分子アクチュニー夕システムが実現できる。出力DNA鎖を動作シグナルとして多段階の動作ができるマシンとして分子状態機械を提案し、実際に動作することを蛍光測定と電気泳動を併用して実験により確認した。DNAオシレータと分子状態機械の反応を同時に行うために最適な酵素の選定と反応条件を決定した。これらの成果について国際学会「DNA14」に論文を投稿し、発表が採択された。

初年度に開発したDNA分子とニッキング酵素、鎖置換反応を起こすDNAポリメラーゼから構成される「分子ゲート素子」反応条件を最適化し、37℃付近での出力反応を実現した。従来の高温条件下での反応では、DNA出力を定量するための蛍光試薬が不活化して測定することができなかったが、生理温度条件下で反応することにより、DNAオシレータが発振する条件を精密に測定することが可能となった。また、鎖交換によって、DNAオシレータの構築に必要な分子ゲート素子間での抑制関係が実現できることも確認した。以上の成果にもとづいて、a)恒常的な入力用DNA鎖の投入、b)出力の活性化、c)入出力反応の抑制、d)恒常的な出力DNA鎖の不活化に用いる各分子ゲート素子間の量的な関係をシミュレーションするため、初年度に行ったDNA分子の競合的な二本鎖形成についてのモデル予測を発展させた。上記で構築したDNAオシレータを、シグナルとしてのDNA鎖によるプライミングを指令として動作する分子アクチュエータと組み合わせて動作させることで、DNAオシレータを動作制御に用いる分子アクチュニー夕システムが実現できる。出力DNA鎖を動作シグナルとして多段階の動作ができるマシンとして分子状態機械を提案し、実際に動作することを蛍光測定と電気泳動を併用して実験により確認した。DNAオシレータと分子状態機械の反応を同時に行うために最適な酵素の選定と反応条件を決定した。これらの成果について国際学会「DNA14」に論文を投稿し、発表が採択された。