利用報告書 / User's Reports


【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.08】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KT0053

利用課題名 / Title

DNAを基盤とした構造体の構築

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

DNA nanostructure, Self-assembly, Liposome, 3D structure,電子顕微鏡/Electron microscopy


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

森井 孝

所属名 / Affiliation

京都大学エネルギー理工学研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

中田 栄司,Lin Peng,小西 宏明,Xian Shuhui

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

清村 勤

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡


報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

生体内で見られるような組織の区画化による複数種類の生体高分子の協同的な機能制御を人工的に実現するためには、タンパク質や核酸などの複数のコンポーネントを数や距離を精密に制御して、ナノ空間中に配置する技術が必要である。本研究では、DNAナノ構造体を足場とし、酵素をはじめとする生体高分子を配置可能なナノ構造体の構築を目指している。具体的には、DNAナノ構造体を足場としたナノリポソームの作製や3次元のDNAナノ構造体、タンパク質とDNAの相互作用により構築された構造体などを作製し、透過電子顕微鏡を用いて観察する。

実験 / Experimental

球面収差補正透過電子顕微鏡を用いて、DNAナノ構造体を足場としたナノリポソームの作製、3次元のDNAナノ構造体、タンパク質とDNAの相互作用により構築された構造体などを観察した。また、新たな染色剤も準備し、これまでの染色剤とも比較評価し、DNAナノ構造体を観察するための条件検討をおこなった。

結果と考察 / Results and Discussion

これまでと同様に、球面収差補正透過電子顕微鏡を用いて、DNAナノ構造体を基盤としたナノ構造体を観察した。これまでに利用してきた染色剤である、2%リンタングステン酸およびTIブルーを用いたネガティブ染色による観察に加え、1%EMステイナーによるネガティブ染色をおこない、染色剤の違いによる構造体の見え方の違いを評価した。また、タンパク質とDNAの相互作用により構築された構造体についても構造体の観察をおこなった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献　
1.    Y. Yang, J. Wang, H. Shigematsu, W. Xu, W. M. Shih, J. E. Rothman, C. Lin Nat. Chem. 2016, 8, 476-483.
2.    S. D. Perrault and W. M. Shih ACS Nano 2014, 8, 5132-5140
3.    A. Rajendran, E. Nakata, S. Nakano, T. Morii, ChemBioChem 2017, 18, 696-716.
4.    T. Ngo, H. Dinh, T.M. Nguyen, F.F. Liew, E. Nakata, T. Morii, Chem. Commun. 2019, 55, 12428.
5.    P. Lin, H. Dinh, E. Nakata, T. Morii, Frontiers in Chemistry 2021, 9, 697857.


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
  1. Peng Lin, Dynamic Assembly of Cascade Enzymes by the Shape Transformation of a DNA Scaffold, Advanced Functional Materials, 33, (2023).
    DOI: 10.1002/adfm.202215023
  2. Hiroaki Konishi, Controlled Assembly of Fluorophores inside a Nanoliposome, Molecules, 28, 911(2023).
    DOI: 10.3390/molecules28020911
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. P. Lin, E. Nakata, M. Kinoshita, T. Morii, Mechanistic aspects for the modulation of scaffolded enzyme activity on DNA scaffold, 第16回バイオ関連化学シンポジウム (2022.9.10-12)
  2. S. Zhang, E. Nakata, T. Morii, DNA Origami as a scaffold to assemble membrane proteins on an artifical compartment, 第16回バイオ関連化学シンポジウム (2022.9.10-12)
  3. 中林芽以, LinPeng, 中田栄司, 森井孝, 3D DNA ナノ構造体の足場上での酵素の構築, 第16回バイオ関連化学シンポジウム (2022.9.10-12)
  4. P. Lin, E. Nakata, M. Kinoshita, T. Morii, Role of the DNA scaffold surface in the modulation of enzymatic reactions, 第49回国際核酸化学シンポジウム (2022.11.2-4)
  5. S. Zhang, E. Nakata, T. Morii, DNA Origami as a Scaffold to Assemble Membrane Proteins on an Artificial Compartment, 第49回国際核酸化学シンポジウム (2022.11.2-4)
  6. H. Konishi, H. Dinh, M. Nakabayashi, P. Lin, E. Nakata, H. Atomi, T. Morii, Construction of CO2 fixing enzymes assemblies on 3D DNA nanostructures, 第49回国際核酸化学シンポジウム (2022.11.2-4)
  7. Peng Lin, Tomohiko Hayashi, Huyen Dinh, Eiji Nakata, Masahiro Kinoshita, Takashi Morii, Modulation of the activity of enzyme assembled on DNA scaffold, 日本化学会　第103春季年会 (2023.3.22-25)
  8. 小松原 風汰, 小西 宏明, Lin Peng, 中田　栄司, 森井 孝, Enzymatic metabolic reactions compartmentalized in liposome with a skeletal DNA nanostructure, 日本化学会　第103春季年会 (2023.3.22-25)
  9. Shiwei Zhang, Eiji Nakata, Takashi Morii, DNA Origami as a Scaffold to Assemble Membrane Proteins on an Artificial Compartment, 日本化学会　第103春季年会 (2023.3.22-25)
  10. 中林 芽以、Lin Peng、中田 栄司、森井 孝, Efficiency of stepwise reaction by enzymes assembled on a shape-transformable 3D DNA nanostructure, 日本化学会　第103春季年会 (2023.3.22-25)
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件

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