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DNAおよびDNA代謝酵素の1分子蛍光観測による動態解析

Research Project

Project/Area Number 15J07154
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Molecular biology
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

高橋 俊介  群馬大学, 理工学府, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords1分子観察 / DNA形態制御 / DNA代謝反応 / DNA複製 / DNA超らせん / DNAポリメラーゼ / マイクロ流路 / 基板表面修飾 / DNA形態制御 / DNA複製 / 微細流路 / 1本鎖DNA / DNAポリメラーゼ / 超らせん
Outline of Annual Research Achievements

これまでの多くの生化学的な研究により、DNAに作用するタンパク質群が網羅され、これらのタンパク質間相互作用を中心とするタンパク質機能解析が精力的に行われた結果、DNA代謝反応の分子モデルが提唱されるに至っている。これらの研究の多くは、試験管内反応産物をゲル電気泳動法により解析することに依っている。試験管内の反応溶液には数百万以上のDNA及びタンパク質の分子が含まれているため、そこから得られた結果は多分子の挙動の平均値の情報しか反映しておらず、個々の分子の揺らぎの影響を解析することは困難である。また、試験管内実験ではDNA代謝反応の中間過程の素反応の実態を明らかにすることが難しい。そのため、DNA代謝反応の分子機構には未だ不明な部分が多く残されてる。
上記の問題点の解決には、微小反応場の制御が可能な微細流路装置、DNAの1分子操作が可能な磁気ピンセット装置、高感度カメラを装備した蛍光顕微鏡装置の組合せから構成された1分子蛍光観察装置を用い、DNAの形態を制御すること、DNA及びタンパク質を蛍光標識することが有効である。そこで、本研究では上記の1分子蛍光観察に必要な装置及び技術を駆使し、1分子レベルにてDNAポリメラーゼによるDNA合成反応、負の超らせんがDNA複製反応の開始に与える影響を直接観察により評価した。
主な研究実績として、1分子レベルの蛍光観察による負の超らせんがDNA複製開始に与える影響の解析に関する研究では、負の超らせん密度の増加がSimian virus 40 (SV40) DNA複製反応の開始を上昇させること、負の超らせんがSV40ラージT抗原(DNA複製開始とDNAヘリカーゼの機能を合わせ持つ複製因子)によるDNA鎖巻き戻し反応を促進させることなど、負の超らせんがSV40DNA複製開始の制御に重要な役割を果たすことを示唆する結果が得られた。上記の研究成果は査読付国際学術誌Journal of Biomolecular Structure and Dynamics誌にて発表した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Direct single-molecule observations of DNA unwinding by SV40 large tumor antigen under a negative DNA superhelical state.2017

    • Author(s)
      Takahashi S, Motooka S, Kawasaki S, Kurita H, Mizuno T, Matsuura SI, Hanaoka F, Mizuno A, Oshige M, Katsura S
    • Journal Title

      J Biomol Struct Dyn

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1080/07391102.2016.1269689

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Direct Single-Molecule Observations of Local Denaturation of a DNA Double Helix under a Negative Supercoil State.2015

    • Author(s)
      Takahashi S, Motooka S, Usui T, Kawasaki S, Miyata H, Kurita H, Mizuno T, Matsuura S, Mizuno A, Oshige M, Katsura S.
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 87 Issue: 6 Pages: 3490-3497

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.5b00044

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 1分子レべルの蛍光観察による負の超らせんがSV40DNA複製反応の開始に与える影響の評価2016

    • Author(s)
      高橋俊介、本岡伸也、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、花岡文雄、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光T4 DNA Ligaseの1分子解析の試み2016

    • Author(s)
      小和瀬聡実、碓井智大、高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌由来DNAポリメラーゼによるDNA合成反応の1分子解析2016

    • Author(s)
      柳基成、高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒトDNAポリメラーゼδ触媒サブユニットの1分子観察の試み2016

    • Author(s)
      石川裕一、高橋俊介、岸川健太、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光1本鎖DNA結合タンパク質を用いたDNA合成反応の直接観察2016

    • Author(s)
      高橋俊介、勝見匡、川崎祥平、宮田英史、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      2016年度生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のセミナー
    • Place of Presentation
      ホテルコンチネンタル府中(東京都・府中市)
    • Year and Date
      2016-07-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAの負の超らせん導入下におけるSV40ラージT抗原によるDNA解鎖反応の1分子直接観察2015

    • Author(s)
      高橋俊介、本岡伸也、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      BMB2015 (第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸国際展示場 (兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光複製タンパク質を用いた1本鎖DNA標識によるDNA合成反応の1分子観察2015

    • Author(s)
      高橋俊介、石川裕一、柳基成、小和瀬聡実、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      BMB2015 (第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸国際展示場 (兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAおよびDNA代謝酵素の1分子蛍光観察による動態解析2015

    • Author(s)
      高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      化学工学会群馬大会2015
    • Place of Presentation
      桐生市民文化会館 (群馬県・桐生市)
    • Year and Date
      2015-11-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Single-Molecule Observations of DNA Synthesis and Digestion Reactions.2015

    • Author(s)
      Takahashi, S., Kawasaki, S. Kurita, H., Mizuno, T., Matsuura, S-I., Mizuno, A., Oshige, M., Katsura, S.
    • Organizer
      The 11th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA) & the 7th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE)
    • Place of Presentation
      kiryu (Japan)
    • Year and Date
      2015-11-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 負の超らせん状態でのSV40ラージT抗原によるDNA解鎖の1分子観察2015

    • Author(s)
      高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、花岡文雄、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第23回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
    • Place of Presentation
      焼津グランドホテル (静岡県・焼津市)
    • Year and Date
      2015-10-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 負の超らせんによる二重らせんDNAの局所的な開裂の1分子観察2015

    • Author(s)
      高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、花岡文雄、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第23回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
    • Place of Presentation
      焼津グランドホテル (静岡県・焼津市)
    • Year and Date
      2015-10-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 負の超らせんDNAによる二重らせんの局所的な開裂の1分子観察2015

    • Author(s)
      高橋俊介、本岡伸也、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      2015年度生物工学若手研究者の集い (若手会) 夏のセミナー
    • Place of Presentation
      タナベ名古屋研修センター (愛知県・北名古屋市)
    • Year and Date
      2015-07-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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