核酸シャペロン機能を持つ高分子材料設計と核酸ナノテクノロジーへの応用

具有核酸伴侣功能的高分子材料的设计及其在核酸纳米技术中的应用

基本信息

批准号：
05F05112
负责人：
丸山厚
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05112/
关键词：
DNA ナノマシン鎖交換反応ポリカチオンくし型共重合体 4重鎖核酸ナノバイオテクノロジー生体材料カチオン性くし型共重合体 DNAハイブリダイゼーション核酸シャペロングアニジノ化 DNA鎖交換反応静電的相互作用

项目摘要

核酸は遺伝学的な興味のみならずナノテク素材としても期待されている。核酸から構成され、核酸を"燃料"として駆動する様々な"核酸ナノマシン(DNA-fueled DNA nanomachine)"が提案されている。このような核酸ナノマシンの作動原理は、2種の核酸構造間を燃料核酸とのハイブリダイゼーションあるいは鎖交換反応を利用して転移させることである。一方、核酸ナノマシンの応用を高めるためには、(1)マシンの出力、堅牢性の向上、(2)応答性の向上、および(3)燃料核酸以外には応答しない安定、正確な動作などが求められる。マシンの出力および堅牢性は、核酸ハイブリッドの安定性に依存する。一方で、応答性はハイブリダイゼーションおよび鎖交換速度に依存する。しかし、通常、核酸ハイブリッドの安定性を高めると、鎖交換速度は低下してしまう。つまり、この二つの要求は相反しジレンマとなる。すでに、カチオン性共重合体は、核酸ハイブリッドを安定化しつつハイブリッド形成速度や、鎖交換速度を顕著に高めることを見いだした。つまり、共重合体は、核酸ナノマシンのジレンマを取り除く上で、有用と推測された。伸縮型の核酸ナノマシンに対する共重合体の効果を評価した。その結果、応答が顕著に加速され、またシグナル変化も大きくなった。また、10サイクル後も50%近い応答性を保持していた。共重合体が、核酸ナノマシンの応答速度と堅牢性を高める上で有用であることがわかった。核酸ナノマシンは、核酸ハイブリッドが不安定化する低イオン強度条件では、動作が緩慢になる。実際、塩濃度を50mMとすると、マシンの応答性が顕著に低下した。しかし、共重合体を共存させることで、低塩濃度下でも迅速かつ大きな応答が得られることが確認された。共重合体は、核酸ナノマシンの応答性を改善しかつ作動条件上の制約を取り除くことで、その展開を広げるものと期待された。

核酸不仅具有遗传意义，而且有望用作纳米技术材料。已经提出了各种由核酸组成并由核酸作为“燃料”驱动的“DNA燃料DNA纳米机器”。这种核酸纳米机器的工作原理是利用与燃料核酸的杂交或链交换反应在两种类型的核酸结构之间转移。另一方面，为了增强核酸纳米机器的应用，需要（1）提高机器的输出和鲁棒性，（2）提高响应能力，（3）不响应任何东西的稳定准确的操作除了燃料核酸之外。机器的功率和稳健性取决于核酸杂交体的稳定性。另一方面，响应性取决于杂交和链交换率。然而，增加核酸杂交体的稳定性通常会导致链交换率降低。换句话说，这两种诉求是相互冲突的，造成了两难的境地。已经发现，阳离子共聚物显着提高了杂交和链交换的速率，同时稳定了核酸杂交体。换句话说，人们推测共聚物将有助于解决核酸纳米机器的困境。评估了共聚物对可拉伸核酸纳米机器的影响。结果，响应明显加快，信号变化也很大。此外，即使在 10 个周期后，仍保持近 50% 的响应度。已发现共聚物可用于提高核酸纳米机器的响应速度和稳健性。核酸纳米机器在低离子强度条件下运行缓慢，导致核酸杂交体不稳定。事实上，50mM 的盐浓度显着降低了机器的响应能力。然而，已经证实，通过共存共聚物，即使在低盐浓度下也可以获得快速且大的响应。共聚物有望通过提高核酸纳米机器的响应能力和消除操作条件的限制来扩大核酸纳米机器的用途。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

DNA Nanomachine Switching Improved by Cationic Comb-Type Copolymer

DOI：
10.1002/masy.200750352
发表时间：
2007-04
期刊：
Macromolecular Symposia
影响因子：
0
作者：
S. Choi;Naoki Makita;Arihiro Kano;A. Yamayoshi;T. Akaike;A. Maruyama
通讯作者：
S. Choi;Naoki Makita;Arihiro Kano;A. Yamayoshi;T. Akaike;A. Maruyama

The molecular structure effect of cationic comb-type copolymers on nucleic acid chaperone activity

阳离子梳型共聚物的分子结构对核酸伴侣活性的影响

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Nucleic Acids Symposium Series 4
影响因子：
0
作者：
Choi;S.W.;Takada;K.;Mochida;J.;Yamayoshi;A.;Kano;A.;Akaike;T.;Maruyama;A.
通讯作者：
A.

Spectroscopic investigation of cationic comb-type copolymers/DNA interaction : interpolyelectrolyte complex enhancement synchronized with DNA hybridization

阳离子梳型共聚物/DNA相互作用的光谱研究：与DNA杂交同步的聚电解质复合物增强

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Langmuir 23
影响因子：
0
作者：
真下知士;他;張賢徳;Y.Sato et al.
通讯作者：
Y.Sato et al.

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作者：
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丸山厚其他文献

微小気泡を用いたソノポレーションにおける細胞膜の損傷・修復と気泡種の関連

使用微泡进行声穿孔期间细胞膜损伤/修复与气泡种类之间的关系

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
日本超音波医学会基礎研究会資料 2009
影响因子：
0
作者：
Shirai T;Kobayashi M;Nishitani K,Satake T;Kuroki H;Nakagawa Y;NakamuraT.;丸山厚;平川武仁・山本裕二;八木智史
通讯作者：
八木智史