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DNA origami入門 基礎から学ぶDNAナノ構造体の設計技法

DNA origami入門 基礎から学ぶDNAナノ構造体の設計技法

  • 著者川又 生吹鈴木 勇輝村田 智
  • 定価4,730円 (本体4,300円+税)
  • 判型B5変
  • 264頁
  • ISBN978-4-274-22713-4
  • 発売日2021/05/25
  • 発行元オーム社

従来のものづくりの方法論を根底から変革するDNA origamiについて,一から解説した入門書。

 本書は、従来のものづくりの方法論を根底から変革するDNA origamiについて,一から解説した入門書です。
 DNA origamiは,約7,000塩基をもつ長い一本鎖DNAと膨大な短い一本鎖DNAを混ぜ合わせてさまざまな形状のナノ構造を創り出す技術で,現在最も強力な分子設計・作製手法の1つとなっています.このため,DNAナノテクノロジーにとどまらず,分子生物学や物理学,電子工学といったさまざまな分野からも注目され,多種多様な応用研究がなされています.
 本書は,DNA origamiがどのような手法で,何ができるのかについて,基本中の基本から解説したうえ,読者がPC1台さえ用意すればいますぐにでも始められるように,最もポピュラー,かつスタンダードな設計ソフトウェア“caDNAno”による実際の設計方法を順を追ってていねいにまとめています.本書1冊で,まわりに詳しい人がいなくても,本格的なDNA origamiの設計開発が始められます.

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第1章 構造DNAナノテクノロジーとは
1.1 DNA分子でナノ構造体をつくる
1.2 DNAナノテクノロジーと従来のナノテクノロジーはどこが違うのか
1.3 ひろがるDNAナノ構造体の応用例
1.4 DNAナノ構造体を設計・作製する流れ

第2章 まずは素材を知ることから,二重らせんのDNA分子とは
2.1 最初の難関,設計ソフトcaDNAnoのインストール
2.2 最初にcaDNAnoの画面左半分を占めるスライス画面を使う
2.3 caDNAnoの画面右半分を占めるパス画面を使ってDNAを配置
2.4 DNAを伸ばす,縮める操作
2.5 化学からみたDNA分子
2.6 幾何学からみたDNA分子
演習:DNAに関する数値

第3章 2本のDNAをつなげた,ヌンチャク型のDNA構造を設計してみよう
3.1 DNAの長さを測ることができる目盛
3.2 お絵描き感覚でDNAを設計する
3.3 一本鎖DNAと二本鎖DNAの違い?
3.4 高分子化学からみたDNA
演習:DNAに関する数値

第4章 DNAでつくる十字,ホリデイジャンクション
4.1 設計ファイルに関する基本操作
4.2 複数本のDNAを連続してつくる
4.3 複数のDNAを連結するクロスオーバー
4.4 クロスオーバーがDNAを連結するとは
4.5 caDNAnoの座標系に関する制約
4.6 caDNAnoファイルのフォーマット
演習:カラフルで長いジャンクション

第5章 シンプルな構造単位,ダブルクロスオーバータイル
5.1 caDNAnoの座標系を正しく設定しよう
5.2 caDNAnoの便利な機能
5.3 ダブルクロスオーバータイルのバリエーション
5.4 DNAタイルをたくさん集めてアセンブリ
演習:caDNAno上でタイルをアセンブリさせよう

第6章 2次元DNA origamiの基本を学ぼう
6.1 DNA origamiの作製原理
6.2 業界標準の例題,台形のDNA origamiを設計しよう
6.3 もう少し大きい長方形のDNA origamiを設計する
6.4 DNA origamiの表面および裏面
6.5 スキャッフォルドとステープルに関するノウハウ
6.6 DNAの熱力学
6.7 表面および裏面のDNA
演習:平行四辺形のDNA origami

第7章 DNA origamiの可視化・シミュレーションソフトウェア
7.1 パス画面の出力
7.2 3次元的な円筒の表示
7.3 二重らせんのイラスト
7.4 分子モデルの作成
7.5 NAMDによる全原子分子動力学
7.6 oxDNAによる粗視化分子動力学
7.7 CanDoによる有限要素法シミュレーション
7.8 NUPACKによる熱力学パラメータの見積もり
演習:長方形DNAのシミュレーション

第8章 DNA origamiの設計図を最適化しよう
8.1 ねじれの解消
8.2 DNA origamiのスタッキング防止
8.3 配列の割り当て
8.4 ステープルの最適化
演習:星形のDNAと穴の開いたフレーム

第9章 3次元DNA origamiへの拡張
9.1 ヘリックスバンドル
9.2 ヘリックスバンドルのねじれと曲げ
9.3 基本となる三次元DNA構造,直方体
9.4 正方格子と六方格子の違い
9.5 材料力学からみたDNA
9.6 インサートとスキップ
演習:標準的な3次元DNA origami

第10章 基本操作を駆使して設計する,DNA origamiの連結構造
10.1 2次元DNA origami三角形
10.2 DNA origami正方形
10.3 3次元のDNA origami四角形
10.4 角度をもった一般の接続
10.5 スキャッフォルドの一筆書きの方法
10.6 DNA origami分子の拡散係数
演習:2次元正六角形DNA origami

第11章 最新のDNA origamiの研究動向
11.1 DNA origamiの箱
11.2 曲線を用いた構造
11.3 ワイヤーフレーム構造
11.4 動的なDNA origami
11.5 一本鎖タイル
演習:開閉可能なバレル型DNA origami

第12章 DNA origami構造の作製
12.1 準備する試薬・試料など
12.2 プロトコール

第13章 DNA origami構造の観察
13.1 原子間力顕微鏡
13.2 観察のための試料作製
13.3 観察で注意すべきこと