DNAアプタマーと合成ポリマーの融合による特異的分子認識材料の開発

通过DNA适体与合成聚合物融合开发特定分子识别材料

• 批准号: 11J09545
• 负责人: 菅原 勇貴
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09545/
• 关键词: 分子認識ゲート膜; DNA; 凝集現象; 荷電; 自由度; アプタマー; N-イソプロピルアクリルアミド; センサー; 感温性ポリマー; 柔軟性; 相転移; コンジュゲート

本研究は、多様な標的分子を特異的に検出する新規なセンサー材料を目指し、新規な分子認識ゲート膜の開発を行う。当ゲート膜は、レセプターとしてDNAを、アクチュエーターとして感温性ポリマー(ポリN-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を持ち、標的分子の認識により多孔質膜の細孔の開閉を行う。今年度は、まず、2本鎖DNA末端にミスマッチの配列を持つリニア2本鎖DNA結合PNIPAMは高温域で凝集が抑制された状態が続くことを観察した。これはDNAの末端の自由度が高いためにエントロピー反発で凝集が抑制されている。このことから、DNAの自由度がPNIPAMの凝集を制御することが示された。次に、DNA結合PNIPAMの凝集挙動へのインターカレーターの影響を調査した。その結果、DNAへのインターカレーターの結合により高温域でDNA結合PNIP川は急激に凝集した。また荷電が弱くDNAとの結合親和性の低いインターカレーターでは、より高温でPNIPAMは激しく凝集した。これはDNA結合PNIPAMの凝集現象がインターカレーターにより荷電支配の現象から自由度支配の別の現象に切り替わったことを示す。次に、DNA固定化分子認識ゲート膜において、DNAが1本鎖の場合と2本鎖の場合で膜の水透過性を評価した。その結果、1本鎖DNA膜に比べ2本鎖DNA膜では細孔が開かず透過性が小さかった。これは2本鎖DNAの形成でDNAの荷電が増加し静電反発によりグラフトポリマーの収縮が抑制されたためと考えられ、膜の系でもDNAの荷電状態の違いでポリマーの形態が変化し、膜の透過性を制御可能であることが示された。次に、タンパク質であるトロンビンに特異的に結合するDNAアプタマーを持つ2本鎖DNA膜において、トロンビンの添加により膜の透過性が上昇したことを観察した。これはDNAアプタマーがトロンビンを認識すると同時に2本鎖DNAが解離し、DNAの荷電が減少したためである。以上のように、特異的標的分子の存在で細孔の開閉を行う、DNAをレセプターとした分子認識ゲート膜の開発に成功した。

This study is aimed at developing new target materials and new molecular understanding membranes for molecular specific detection of multiple target molecules. When the membrane is in the process of DNA, DNA and PNIPAM, the target molecules are recognized and the pores of the porous membrane are opened and closed. This year, the DNA terminal of the 2-locked-DNA is isolated from the 2-locked-DNA binding to the PNIPAM. The degree of freedom of DNA termini is high, and aggregation is inhibited. The degree of freedom of DNA and the aggregation control of PNIPAM are shown in this paper. To investigate the effect of DNA binding on PNIPAM aggregation and its mechanism. As a result, DNA binding to PNIP in the high temperature domain was accelerated. The binding affinity of weakly charged DNA is low, and the binding affinity of PNIPAM is high. The aggregation phenomenon of DNA binding PNIPAM is illustrated by the phenomenon of charge domination and the phenomenon of degree of freedom domination. Second, DNA immobilization molecules recognize the membrane, DNA is one of the cases of the two cases of the membrane water permeability evaluation 1. DNA membrane is more permeable than 2. DNA membrane is more permeable than 2. The formation of DNA in this way increases the charge of DNA and inhibits the formation of electrostatic reaction. The change of the charge state of DNA in the membrane system is possible. The permeability of the membrane increased due to the addition of specific DNA binding agents. 2. DNA dissociation and DNA charge reduction The existence of the above specific target molecules, the opening and closing of pores, and the development of DNA molecules are successful.

项目成果

DNAコンジュゲート感温性ポリマーを用いた分子認識材料の開発

使用DNA共轭热敏聚合物开发分子识别材料

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuuki Sueawara;Hidenori Kuroki;Takanori Tamaki;Hidenori Ohashi;Taichi Ito;Takeo Yamaguchi;菅原勇貴;菅原勇貴;菅原勇貴;Yuuki Sugawara;Yuuki Sugawara;菅原勇貴
• 通讯作者: 菅原勇貴

DNA固定化分子認識ゲート膜の開発

DNA固定化分子识别门膜的开发

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuuki Sueawara;Hidenori Kuroki;Takanori Tamaki;Hidenori Ohashi;Taichi Ito;Takeo Yamaguchi;菅原勇貴;菅原勇貴;菅原勇貴
• 通讯作者: 菅原勇貴

平成24年度 化学工学会 横浜大会において、学生賞(金賞)を受賞。Analytical Methodsの雑誌論文はinside front cover に採用。

荣获2012年化学工程师学会横滨大会学生奖（金奖）。

DNA固定化感温性ポリマーを用いた分子認識膜の開発

开发使用DNA固定化热敏聚合物的分子识别膜

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuuki Sueawara;Hidenori Kuroki;Takanori Tamaki;Hidenori Ohashi;Taichi Ito;Takeo Yamaguchi;菅原勇貴;菅原勇貴;菅原勇貴;Yuuki Sugawara;Yuuki Sugawara;菅原勇貴;田巻孝敬
• 通讯作者: 田巻孝敬

Molecular Recognition Material based on DNA-conjugated Thermoresponsive Polymer

基于DNA共轭热响应聚合物的分子识别材料

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuuki Sueawara;Hidenori Kuroki;Takanori Tamaki;Hidenori Ohashi;Taichi Ito;Takeo Yamaguchi;菅原勇貴;菅原勇貴;菅原勇貴;Yuuki Sugawara;Yuuki Sugawara;菅原勇貴;田巻孝敬;Takanori Tamaki
• 通讯作者: Takanori Tamaki