脂質膜を貫通した疎水化DNAの自己集合による人工ナノポア構築の新手法

一种自组装疏水化DNA穿透脂膜构建人工纳米孔的新方法

基本信息

批准号：
22K17991
负责人：
佐藤佑介
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本提案では，脂質二分子膜小胞（リポソーム）の膜中に，人工DNAナノポアを効率良く実装するための新手法を開発することを目指している．完成したDNAナノポア構造を膜挿入するという従来の手法とは異なり，膜中に埋め込んだ2本鎖DNAを自己集合させナノポアを構築することを計画している．本年度は，環状に自己集合可能なユニット構造の設計およびそれらの膜貫通の評価に注力した．膜貫通のためにDNAに修飾した疎水分子が，形成されたポア部分に干渉することを避ける必要があるため，DNA二重らせんの位相を考慮した設計を行なった．また，任意のタイミングで自己集合を制御するため，外部からのトリガー分子の入力でユニット構造の自己集合が開始される設計とした．設計した分子が脂質膜を貫通することを，NBDとジチオナイトの還元反応により確認した．さらに膜貫通状態でトリガー分子の添加に応じて自己集合が開始されることを分子量の増加に伴う拡散速度の変化により確認した．自己集合の効率には課題が残るものの，本提案の根幹をなす分子機構を確立することができた．また，本提案では，DNAを機能するその場で自己集合させることで効率良くDNAナノポアをリポソームに実装するアプローチを主軸としているが，疎水分子を修飾したDNAナノポアと界面活性剤であるコール酸ナトリウムを混合すると，リポソーム膜への導入効率が向上することが示された．当該成果については，学術論文として報告した．

该建议旨在开发一种新方法，以在脂质双层囊泡（脂质体）的膜中有效实施人工DNA纳米孔。与插入完整的DNA纳米孔结构的常规方法不同，我们计划自组装在膜中的双链DNA自组装以构建纳米孔。今年，我们专注于设计可以以环形方式进行自组装并评估其跨膜的单元结构。由于必须避免将疏水性分子修饰为DNA进行跨膜，因此必须避免干扰形成的孔隙部分，因此我们设计了DNA双螺旋的DNA双螺旋，并使用DNA双螺旋的相。此外，为了在任何给定时间控制自组装，单位结构的自组装是通过输入外部触发分子开始的。 NBD和二硫代石的还原反应证实了该设计的分子穿透了脂质膜。此外，已经证实，自组装始于跨膜状态下触发分子的扩散速率随着分子量的增加而在跨膜状态下的。尽管自组装效率仍然存在挑战，但构成了该提案基础的分子机制。此外，该提议重点是一种方法，即通过在功能位置的自组装DNA在脂质体中有效地实现DNA纳米孔，但表明将DNA纳米孔与疏水性分子与用硫酸盐修饰的疏水性分子混合（将表面活性剂）改善脂肪效应，从而提高了脂肪的效率。这项研究的结果报告为学术论文。