| Project Area | Elucidation of the mechanism for dimensional response genome across species regulated by nucleic acid structures |
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| Project/Area Number |
21H05109
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鶴岡 孝章 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (20550239)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥40,950,000 (Direct Cost: ¥31,500,000、Indirect Cost: ¥9,450,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
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| Keywords | 核酸構造 / 擬似細胞内環境 / 非二重らせん核酸 / 定量的解析 / 細胞内分子環境評価系 / データベース / 核酸非二重らせん構造 / 細胞内分子環境モデル / 遺伝子発現 / 多元応答機構 / 多元応答ゲノムバンク（DiR-GB） / 細胞内環境評価系 / 熱力学的解析 / 多元応答ゲノムバンク |
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| Outline of Research at the Start |
本学術変革領域で、環境に応答して変動する核酸の構造に依存した遺伝子の発現調節（多元応答）に焦点を当て、生命の遺伝情報を担うゲノムの高次機能としての「多元応答ゲノム」の分子機構があらゆる生物種で成立することを明らかにする。そのため、本計画研究（A02班）では、細胞内の環境に応答したゲノムの高次構造を物理化学的手法により解析し、細胞内での核酸構造制御機構を解明する。さらに、これらのデータとA01、A03班から得られる遺伝子発現変化のデータと核酸構造変化の相関を解析し、ゲノムの一次配列から多元応答に関与する核酸構造を予測できる多元応答ゲノムバンク（DiR-GB）を構築することを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we tried to clarify the mechanism of gene expression through the structure of nucleic acids across species. We have developed a pseudo-cell evaluation system and clarified the mechanism of G-quadruplex formation in cells responsive to ion concentration changes (J. Am. Chem. Soc (2024)). Furthermore, we analyzed the mechanism of gene expression by G-quadruplexes (J. Am. Chem. Soc.(2021)) and developed parameters that can predict the formation and stability of nucleic acid structures (DNA/RNA hybrid and RNA structures) that are important for gene expression (J. Am. Chem. Soc.(2023), Nucleic Acids Res.(2023)). Based on these data, we analyzed the formation of non-canonical structures and the regulation mechanism of gene expression in plants.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、生物種の分類枠組みを超えて、核酸構造を物理化学的に解析し、環境変化に応じて変化する核酸構造（多元応答）を予測するための基礎的な知見を得ることができた。これらのデータと様々な生物種のゲノム情報を集約し、遺伝子発現に関わる核酸構造のデータベース、多元応答ゲノムバンク（Dir-GB）を構築した。今後、Dir-GBを活用し、様々な生物の遺伝子発現を制御することができれば、ヒトを対象とした新規の創薬指針、植物を対象としたゲノム編集を用いない品種改良の指針などを得ることができ、医工学、農学などの幅広い分野に発展的に展開できると期待される。
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