Topological dynamics on single circular DNA molecules by molecular-ring-toss method

分子环抛法研究单环状 DNA 分子的拓扑动力学

• 批准号: 22K06095
• 负责人: 平野 研
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06095/
• 关键词: １分子DNA; トポロジー; 環状DNA; １分子イメージング; マイクロ・ナノ流体デバイス

重要なDNA構造の一つである環状DNA１分子を「輪」の状態で実時間で直接イメージングして、構造・形態変化のダイナミクスの他、DNAのねじれ（トポロジー）と生体イベントとの関連性を１分子レベルで明らかにすることを目的としている。独自に開発した分子輪投げデバイスにより環状ＤＮＡ１分子を輪投げの要領でマイクロ・ナノ構造に引っ掛けて「輪」の状態で捕捉し、イメージング・解析を実施する。はじめに分子輪投げのアレイ化デバイスを開発し、次いで、この独自技術により環状DNAと関連酵素（トポイソメラーゼやジャイレース）や核酸結合タンパク質（ヒストン等）との相互作用など１分子解析する。初年度である今年度は、本研究テーマの今後のハイスループット解析等のために必要かつ要となる、アレイ化した分子輪投げデバイスを主に検討した。マイクロ流路内のピラーの直径や配置のような単純構造の検討だけでなく、ピラーの３D構造の検討についてもフォトリソグラフィー技術とシリコン深掘りエッチング装置等を駆使して作製し、試行錯誤の結果、当該アレイ化デバイスの作製に成功した。また、当該デバイスのアレイ化能の評価のため、環状DNA１分子の捕捉状況を確認し、３次元構造化ピラーによる捕捉では、高効率でマルチ捕捉が可能であることが実証できた。また、生体イベント反応計測が可能であることを確認するため、環状DNA１分子の凝縮転移のリアルタイム１分子計測を行い、アレイ化デバイスによりハイスループット解析が可能であることも実証した。

The important DNA structure is a set of circular DNA molecules, a "wheel" state, a time, a direct change, a structure, a morphological change, a DNA link, a biological link, a molecular link, a clear link, and a purpose. The method of molecular rotation of circular DNA1 molecule is described in detail below. The interaction between cyclic DNA and related enzymes, nucleic acid binding proteins, and molecular analysis This study focuses on the analysis of the molecular structure of the first year and the second year. The diameter of the particle in the flow path is determined by the analysis of pure structure, the analysis of 3D structure, the analysis of technology, the analysis of deep excavation, the analysis of error results, and the success of the production of the particle. Moreover, when the chemical energy of the device was evaluated, the capture status of the circular DNA1 molecule was confirmed, and the capture of the circular DNA1 molecule by three-dimensional structured laser was completed, it was proved that high-efficiency capture was possible. The analysis of DNA molecules in the condensed form of circular DNA molecules is possible.