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ＤＮＡ配列設計によりアメーバ運動を自律的に制御する細胞サイズ分子ロボット

通过DNA序列设计自主控制阿米巴运动的细胞大小的分子机器人

基本信息

批准号：
16J02406
负责人：
佐藤佑介
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，細胞サイズ分子ロボット界面における分子デバイスの集積化および運動の自律制御のための信号分子増幅回路の実装に向けた研究を行った．分子デバイスの集積化技術の開発に向けて，前年度に開発したアメーバ型分子ロボットの筐体が相分離リポソームであることを踏まえ，相分離脂質膜上におけるDNAオリガミ構造の自己集合特性について調査した．成果として，相分離膜上のDNAオリガミは脂質の相およびイオン強度に依存した自己集合特性を示すことが明らかとなった．この知見は，外部環境に応答して膜面上で自己組織化する分子デバイス開発のための要素技術として応用でき，分子ロボットの自律的な動作決定や膜面上の分子配置の制御を実現する上で重要な成果である．この成果について学術論文として報告した．また，信号増幅回路の実装においても成果があった．従来のリポソーム内部でのDNA増幅反応は高温域での人為的な温度サイクルを必要とするものであり，分子ロボットの構成要素への熱損傷や反応が自律的に進まないなどの課題があった．本年度の成果として，生理学的等温条件で特定のDNA分子を増幅する機構を細胞サイズリポソームに実装することに成功した．さらに，その増幅挙動が試験管内とリポソーム内との間で大きく異なることを明らかとした．これは，分子ロボットの自律制御を実現する上で有用な知見であり，この成果について，発表賞を受賞するとともに，現在学術論文として投稿するための準備を行っている．運動方向の規定については，計画時にはマイクロビーズを用いることを想定していたが，ビーズの封入率の個体差が大きく，困難であることが明らかとなった．一方，本年度に開発したDNAナノ構造の集積化技術は，人工機能性膜ドメインの構築へも応用できる成果である．今後，この成果をもとに分子ロボットの局所的な変形・方向性を持った運動へと発展させたいと考えている．

This year, we will conduct research on the integration of molecular signals and the self-regulation of motor signals at the interface of cellular molecules. The development of molecular aggregation technology has been in progress. In the past year, the development of phase-separation solutions for phase-separation lipid membranes has been investigated. The results show that the DNA on the phase separation membrane depends on the phase and strength of the lipid. This knowledge is important for the realization of molecular self-organization on the surface of the membrane, and for the realization of molecular self-organization on the surface of the membrane. Academic papers and reports. The result of the amplification of the signal is DNA amplification in the interior of the molecule is a problem of artificial temperature changes in the high temperature domain, and thermal damage and self-regulation of molecular components are also a problem. This year's results show that physiological isothermal conditions for the amplification of specific DNA molecules are successful in the organization of cellular processes. In the evening, the amplitude of the sound wave is increased, and the sound wave is increased. The self-regulation of molecular biology is useful for understanding and rewarding achievements. The movement direction is specified, the planning time is determined, the individual difference in the penetration rate of the target is large, and the difficulty is difficult. On the other hand, this year's development of DNA structure integration technology, artificial functional membrane construction and application of the results. In the future, the results of this study will be based on the molecular structure of the board, the shape of the board, the orientation of the board, and the development of the board.