細胞核ダイナミクスにおける遺伝子の機能的収納機構の解明

• Project/Area Number: 17050022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Waseda University (2006); Konan University (2005)
• Principal Investigator: 大山 隆 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (60268513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三谷 匡 近畿大学, 先端技術総合研究所, 准教授 (10322265)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2006: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2005: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 遺伝子発現 / ゲノムの折り畳み / 細胞核ダイナミクス / 発生・分化 / DNA高次構造 / 遺伝子収納 / クロマチン / 細胞核 / ゲノム / 染色体構造

Research Abstract

T20(負の超らせんを擬態した180bpの人工ベントDNA)はクロマチン内での転写を活性化できる。平成18年度は、ゲノムにT20を保有するマウスのES細胞株を用いて、T20が細胞の分化に及ぼす影響について調べた。この細胞株は分化誘導の第1段階(中・内胚葉系細胞への分化誘導)では特に異常を示さなかったが、分化誘導の第2段階(肝細胞への分化誘導)に移行させる際に、条件によっては細胞増殖が停止してしまうことが明らかになった。なお、T20をもたない対照株では、問題なく肝細胞に分化した。この結果は、T20が細胞の分化機構にも関与しうることを示唆しており、興味深い発見と思われる。また、T20をもつ細胞株は、対照株にくらべて増殖速度が約1.5倍速いことが明らかになり、T20はDNA複製にも影響を及ぼす構造であることが示唆された。この他、平成18年度は、DNAの柔軟・剛直特性をゲノムワイドに解析できるコンピュータプログラムの開発を試みた。その結果、300MbのDNAの機械的特性をわずか1時間程度で解析できるプログラムを作成することに成功した。このプログラムを用いた解析は緒についたばかりであるが、興味深い知見が得られ始めている。たとえば、酵母第3染色体を用いた解析では、遺伝子間領域(プロモーターを含む)は、ORF (open reading frame)よりも硬いDNAでできていることが判明した。さらに当該年度は、二本鎖DNAに自己集合の能力があることと、DNAの自己集合は、生理的濃度のマグネシウムイオンの存在下で顕著に起こり、電気泳動でも分離しないほど安定であることを論文で発表した。

Research Products

• [Journal Article] Self-assembly of double-stranded DNA molecules at nanomolar concentrations. (2007)
  • Author(s): Inoue, S., Sugiyama, S., Travers, A.A., Ohyama.T.
  • Journal Title: Biochemistry 46 Pages: 164-171
• [Journal Article] The location of the left-handedly curved DNA sequence affects exogenous DNA expression in vivo. (2007)
  • Author(s): Kamiya, H., Fukunaga, S., Ohyama, T., Harashima.H.
  • Journal Title: Archives of Biochemistry and Biophysics 461 Pages: 7-12
  • NAID: 120000969518
• [Journal Article] Structural property of DNA that migrates faster in gel electrophoresis, as deduced by CD spectroscopy. (2006)
  • Author(s): Matsugami, A., 間4名, Ohyama, T., Katahira.M.
  • Journal Title: Nucleosides. Nucleotides, and Nucleic Acids 25 Pages: 417-425
• [Journal Article] A designed curved DNA segment that is a remarkable activator of eukaryotic transcription. (2006)
  • Author(s): Sumida, N., 間5名, Ohyama, T.
  • Journal Title: the FEBS Journal 273 Pages: 5691-5702
• [Journal Article] A highly distinctive mechanical property found in the majority of human promoters and its transcriptional relevance (2005)
  • Author(s): Yoshiro Fukue
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Vol.33 Pages: 3821-3827
• [Journal Article] An S-like ribonuclease gene is used to generate a trap-leaf enzyme in the carnivorous plant Drosera adelae (2005)
  • Author(s): Takahiro Okabe
  • Journal Title: FEBS Letters Vol.579 Pages: 5729-5733
• [Journal Article] Structural analysis of the gene encoding Drosera adelae S-like ribonuclease DA-I (2005)
  • Author(s): Takahiro Okabe
  • Journal Title: Journal of Advanced Science Vol.17 Pages: 218-224
• [Journal Article] Structural property of DNA that migrates faster in gel electrophoresis, as deduced by CD spectroscopy
  • Author(s): Akimasa Matsugami
  • Journal Title: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids (in press)
• [Book] Nuclear Dynamics : Molecular Biology and Visualization of the Nucleus (2007)
  • Author(s): Ohyama T.
  • Total Pages: 279
  • Publisher: Springer-Verlag (Tokyo) Editors : Nagata, K, and Takeyasu, K.
• [Book] DNA structure, Chromatin and Gene Expression (2006)
  • Author(s): Ohyama, T., Sumida, N., Tanase, J., Inoue.S., Okabe T.
  • Total Pages: 252
  • Publisher: Transworld Research Network (Kerala) Editors : Kiyama, R. and Shimizu, M.
• [Book] Nuclear Dynamics
  • Author(s): Takashi Ohyama (分担執筆)
  • Publisher: Springer-Verlag(Tokyo)(in press)