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

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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。