DNA中の疎水場空間を利用した分子スピン演算システムの開発

利用DNA疏水场空间的分子自旋计算系统的开发

• 批准号: 08J02047
• 负责人: 前川 健典
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J02047/
• 关键词: DNA Origami; DNA Nanotechnology; 有機ラジカル; ESR; ミスマッチ結合リガンド; 分子認識; スピン化学; 分子モーター; DNA

本研究課題における「テンプレートとしてのDNA二重鎖」をさらに拡張するため、DNA Origamiの基礎となる考え方を初めて提示したHarvard大学William Shih博士のもとに渡航した。DNAナノ構造体の設計・構築・観察手法等の様々な技術・ノウハウを学ぶとともに、自身の研究課題との融合・発展を試みた。まず、DNA Origamiの技術・手法を学ぶ一環として、3D DNA Origamiに基づいたタンパク質アレイの構築に取り組んだ。Square latticeを基本骨格とし、二種のナノ構造体を設計した。一つは、その中心部にターゲットたんぱく質としてのActin四量体の外形にフィットするよう設計されたCavity部を有する構造を持つ。もう一方は、よい対象実験となりうるRaft構造である。これらのDNA Origamiの設計を行い、それぞれの構造に対応するStrand diagramを得た。これにより生成される一連のStaple strandsと、Scaffold strandとしてのCircular single-stranded DNAを混ぜ合わせ、適切なアニーリングプロセスを経ることで、二種の構造体のFoldingを行った。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたナノ構造体観測の結果、そのマイクログラフ上でモデリングにて設計したCage、Raft構造ともにWell-foldされていることを明らかにした。その次元の長さは当初の設計と首尾一貫するものであった。また、Actinのオリゴヌクレオチドラベル化を行った。これは、上述のナノ構造体上へのActinの配置の際に、オリゴヌクレオチド間のハイブリダイゼーションによりそれを達成しようとするものである。Actinのための非変性ゲル電気泳動条件のもとで、ラベル化反応の評価を行った。その結果、40%の収率でオリゴラベル化が達成されていることを明らかにした。また、ラベル化されたアクチンのPolymerization activityはTEMを用いることで評価し、多数のフィラメント状態を観測する事ができた。

This research topic is "DNA double lock", which is the basis of DNA Origami. It is suggested that Dr. William Shih of Harvard University should study it. DNA structure design, construction, inspection techniques, etc., technology, research, integration, development, etc. DNA Origami Technology and Methods: A New Approach to 3D DNA Origami Square lattice is a basic structure, and two kinds of structures are designed. The shape of the four-dimensional body is designed to be the structure of the Cavity part.もう一方は、よい対象実験となりうるRaft构造である。The DNA Origami design is based on the Strand diagram. The two structures are folded into a series of Staple strands, Scaffold strands and Circular single-stranded DNA. The results of the measurement of the Tainami structure using a transmission electronic micro-mirror (TEM), the design of the Cage, Raft structure and the Well-fold structure on the display screen of the company are now clear. The design of the first dimension is consistent with the design of the second dimension.また、Actinのオリゴヌクレオチドラベル化を行った。In this case, when the Actin on the above structure is configured, the mixture of the two components is formed. Actin is a non-reactive species. It is a reactive species. As a result, the 40% recovery rate was achieved in the first half of the year. The Polymerization activity of TEM is evaluated and the state of TEM is measured.