東工大小長谷明彦研究室
初心者のためのDNAオリガミ教室
(2012～2019年度)

                                    2015年8月7日  ひらめき☆ときめきサイエンス「DNAオリガミで遊ぼう」（＠田町CIC)
                                    2016年8月5日  ひらめき☆ときめきサイエンス「DNAオリガミで遊ぼう」（＠田町CIC)

ようこそ

東京工業大学 小長谷明彦研究室のDNAオリガミに関するWebページです。DNAオリガミはPaul W.  K. Rothemundにより発案されたDNAナノテク技術の一つで、担体となる環状単鎖DNAの一部を短い単鎖DNA配列を用いて結ぶことで様々なDNAナノ構造体を作成する技術です(nature2006)。作成したいDNAナノ構造体の設計図を入力すると必要な単鎖DNA配列を出力するCADシステム（cadnano）がShawn Douglasらにより開発され、誰もが手軽にDNAナノ構造体を設計することが可能となりました。

DNAオリガミはDNAを素材とするナノスケールのとても小さな構造体です。分子の表面の高さをナノメートルサイズの直径を持つ針で探る原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope: AFM)という特殊な顕微鏡を使うことでその形を観察することができます。

DNAオリガミは約20万から30万個の原子から構成されるので分子動力学シミュレーションにはペタFLOPS級のスパコンが必要ですが、近年、GPUの高速化によりPCでも実行可能になってきました。ただし、AFMで観測されたDNAオリガミの構造を再現するためには構造を維持するための特殊な制約条件を加えるか、Na+、Cl-、Mg2+等のイオン濃度の調整が必要となります。このことはDNAオリガミの構造は溶媒依存的であり、構造安定性の解析には溶媒効果を含めたシミュレーションが必要なことを示唆しています。

本サイトでは、東工大小長谷研究室(2010-2019年度)でのDNAオリガミ研究の記録を記載しています。(AFM画像解析にNEDO VR共創環境プロジェクト(2020-2024年度)でのAFM関連成果を追記しました。）

• AFMマニュアル（基本編）

• AI画像解析

• DNAオリガミ設計例 (rectangle model)

• DNAオリガミシミュレーション (angry face-shaped and heart-shaped models)

CC BY 4.0
Ryuzo Azuma, Sae Kishi, Greg Gutmann, Akihiko Konagaya: All-atom molecular dynamics of film supported flat-shaped DNA origami in water, Chem-Bio Informatics Journal/Volume 18 (2018)
https://doi.org/10.1273/cbij.18.96
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