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局在光を用いたナノポア近傍におけるＤＮＡの動的立体構造解析法の開発

利用局域光开发纳米孔附近 DNA 动态三维结构分析方法

基本信息

批准号：
15J04005
负责人：
山崎洋人
金额：
$ 1.39万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、まず、DNA 捕捉過の蛍光観察を行い、理論計算と実験結果から、ポーラスシリコン薄膜上に無数に存在するナノポア周囲の静電場分布特性と流動特性がDNAコイルを解す過程を妨げることが示唆された。この研究成果はDNA捕捉過程観察の研究成果は国際論文誌Nano Futuresに受理され、掲載予定である。また、孔径200 nmの単一ナノポアを用いた光学的DNA通過観察から、DNAの単一ナノポア通過現象の電圧・長い依存性について測定できることが明らかとなった。最後に、孔径10 nm以下の単一ナノポアにおけるDNAナノポア通過ダイナミクスの観察を行うために、米国ノースイースタン大学のMeni Wanunu准教授の研究室に訪問した。まず、透過型電子顕微鏡をゼロモード導波路の基盤として使用される窒化シリコン薄膜上に集束させ、孔径2 nmまでのナノポアを作製することに成功した。次に、DNAを加え、蛍光観察を行ったところ、DNAナノポア通過由来の蛍光発光を得ることができなかった。この原因の検証を行うと、温度上昇が発生するために、tRNA構造変化が生じることがわかった。この結果から、励起光を窒化シリコン薄膜上に集光すると、温度変化に由来する高分子の高次構造ダイナミクスが観察できることを実証することができた。また、Wanunu研究室の博士課程 Pradeep氏と共同研究を行い、単一タンパク質の表面電荷を見積もることに成功した。。今度の展望として、励起光の吸収がない酸化シリコンを基盤とするゼロモード導波路を用いることでイオン電流測定と蛍光観察の同時測定が可能となる。また、緑レーザーを励起源として、窒化シリコンを局所加熱することで、ナノポア近傍におけるDNAダイナミクスの温度依存性に関する研究することができる。

This year, we have conducted optical investigations of DNA capture, theoretical calculations, and experimental results. We have demonstrated the existence of numerous electrostatic field distribution characteristics and flow characteristics of DNA capture on thin films. The results of this study were accepted and published in Nano Futures, an international journal. The aperture of 200 nm and the length dependence of the optical DNA transmission phenomenon are measured. Finally, the pore diameter of the sample is less than 10 nm, and the DNA sample is inspected by the laboratory of Meni Wanunu, an associate professor of the University of China. The substrate of the transparent and transmissive electron micromirrors was successfully fabricated by using a thin film with an aperture of 2 nm. Next, DNA is added, light is detected, DNA is detected, and light is detected. The reason for this is that the temperature rises and the tRNA structure changes. The results show that the polymer structure is stable and stable. The Ph.D. Program of Wanunu Research Institute was successfully carried out in the middle of the study. Current prospects, excitation, absorption, acidification, substrate, waveguide, current measurement, optical detection, simultaneous measurement are possible. A Study on the Temperature Dependence of DNA in the Near Field