DNA origami入門 基礎から学ぶDNAナノ構造体の設計技法

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。

このような方におすすめ

生物工学,機械工学,制御工学,システム工学,計算機科学,高分子化学の実務者,学生 (特に生物物理分野,バイオナノテクノロジー分野)
  • 著者川又 生吹・鈴木 勇輝・村田 智 共著
  • 定価4,730 (本体4,300 円+税)
  • B5変 264頁 2021/05発行
  • ISBN978-4-274-22713-4
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発売日 : 2021年05月25日
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  • 概要
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 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.

https://www.ohmsha.co.jp/book/9784274227134/
第1章  構造DNAナノテクロジーとは
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
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
第4章  DNAでつくる十字,ホリデイジャンクション
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
第6章  2次元DNA origamiの基本を学ぼう
第7章  DNA origamiの可視化・シミュレーションソフトウェア
第8章  DNA origamiの設計図を最適化しよう
第9章  3次元DNA origamiへの拡張
第10章 基本操作を駆使して設計する,DNA origamiの連結構造
第11章 最新のDNA origamiの研究動向
第12章 DNA origami構造の作製
第13章 DNA origami構造の観察
第1章 構造DNAナノテクロジーとは
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