权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

化学エネルギーにより駆動するDNA液滴の動的挙動の制御

控制化学能驱动的 DNA 液滴的动态行为

基本信息

批准号：
22KJ1346
负责人：
丸山智也
金额：
$ 1.6万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1346/
关键词：
DNA液滴 DNAナノテクノロジー人工細胞 DNAゲル生物物理学非平衡系

项目摘要

本年度は、(i)化学エネルギー依存的なDNA液滴の非平衡状態の実現と、化学エネルギーや反応温度の調整による非平衡状態の制御、および、(ii)複製機能を持つDNA液滴に利用可能な新規DNAナノ構造体の設計を目標とし、その実現に成功した。DNA液滴はY字型DNAナノ構造体が自己集積することによって構築される。(i)では、DNA液滴に対して、二本鎖DNAを解離する機能を持つ大腸菌由来耐熱性ヘリカーゼと化学エネルギーであるdATPを加えて加熱することにより、Y字型DNAナノ構造体間の二本鎖DNA結合を制御することで、DNA液滴の非平衡状態を実現することに成功した。また、非平衡状態のDNA液滴が酵素反応によって溶解する速度が、化学エネルギー量と酵素量に依存して変化することを発見した。さらに、反応温度を調節し、酵素の反応効率を調節することで、DNA液滴の溶解する速度を調節できることを発見した。これらの結果から、化学エネルギーと酵素依存的に、DNA液滴の非平衡状態を制御できるということがわかってきている。(ii)では、NUPACKやoxDNA等のDNA塩基配列設計用のシミュレーションソフトを用いて、大腸菌由来耐熱性ヘリカーゼやDNAポリメラーゼなどの酵素を使用したDNA複製反応とカップル可能な、機能的配列を持つ新規DNAナノ構造体の設計に成功した。また、当初の計画よりも進み、それらの新規DNAナノ構造体によって、DNA複製反応に適切なbuffer内でのDNA液滴の形成に成功した。さらに、新規DNAナノ構造体を構成する1本鎖DNAの複製にも成功した。

This year,(i) the realization of non-equilibrium state of DNA droplets dependent on chemical production, the control of non-equilibrium state of DNA droplets dependent on chemical production, and (ii) the replication function were successfully realized. DNA droplets are constructed by self-assembly of Y-shaped DNA constructs. (i)DNA droplets, two-lock DNA dissociation function to maintain the origin of Escherichia coli heat resistance, chemical production, dATP, heating, Y-shaped DNA structure, two-lock DNA binding control, DNA droplet non-equilibrium state to achieve success The rate of dissolution of DNA droplets in non-equilibrium state depends on the amount of chemical production and enzyme. In addition, the regulation of temperature, enzyme efficiency, and DNA droplet dissolution rate has been observed. As a result of this, chemical production and enzyme-dependent DNA droplets are controlled in an unbalanced state. (ii)The successful design of DNA construct based on DNA sequence design, such as NUPACK and oxDNA, is based on the use of enzymes derived from Escherichia coli, heat resistance, DNA sequence, and functional alignment. In addition, the original plan was developed and the new DNA construct was successfully formed in the appropriate buffer. The DNA construct was successfully cloned into a new DNA sequence.