| Project/Area Number |
22KJ1805
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| Project/Area Number (Other) |
22J11061 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
阪本 知樹 京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | DNA三重鎖構造 / 塩基対開閉ダイナミクス / NMR法 / 緩和分散法 / 核酸の非標準構造 / 三重鎖構造 / 分子込み合い環境 / 構造ダイナミクス |
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| Outline of Research at the Start |
長鎖ノンコーディングRNAであるMALAT1の3'末端において形成している三重鎖構造(MALAT1-tri)とメチル基転移酵素 METTL16は相互作用することが報告されている。これらの相互作用は細胞のがん化に関連していることが指摘されているにも関わらず、相互作用の強さ・認識部位・認識機構・認識時の構造変化といった基本的な情報すら明らかではない。本研究の目的は、MALAT1-triとMETTL16 の相互作用メカニズムを明らかにすることである。まず、試験管内での相互作用メカニズムを明らかにする。次に、in-cell NMR法を用い、生きた細胞内における真の相互作用メカニズムを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
核酸とタンパク質の相互作用は、マイクロ秒からミリ秒のタイムスケールで起きる局所的なダイナミクス、特に塩基対の開閉が初期段階として重要であることが知られている。本研究では、RNA三重鎖構造の解析に先駆けて、DNA三重鎖構造の塩基対開閉ダイナミクスを研究するための分子込み合い環境での解析手法を開発した。オンレゾナンスR1ρ緩和分散測定および水-イミノプロトン磁化移動実験を用いて、DNA三重鎖構造における塩基対の開閉ダイナミクスを観測した。塩基対の開状態と閉状態の寿命（τopenおよびτclosed）の誤差推定をモンテカルロ法を使用して行い、開状態と閉状態の自由エネルギー差（ΔGopen）と全体の融解温度（Tm）の相関を分析した。
この一連の測定と解析は、分子込み合い試薬を用いた環境下で行い、実際の細胞内環境を模倣した状況でDNA三重鎖構造の各塩基対の開閉状態の寿命およびΔGopenを評価することに成功した。分子込み合い環境を再現するためにFicoll 70を用い、その添加がDNA三重鎖構造のτopenおよびτclosedを増加させ、結果としてΔGopenを高めることが確認された。また、Tmの上昇も観測され、これはFicoll 70の添加がDNA三重鎖構造の開閉状態の寿命を延長し、結果として構造全体の安定化に寄与することを示している。これにより、排除体積効果が核酸のフォールディング構造の安定化に果たす役割を残基の解像度で捉えることに成功した。
この研究で得られた知見は、塩基対の開閉ダイナミクスが核酸とタンパク質の相互作用においてどのように機能するかを理解するための重要な手がかりとなり、実際の細胞内での相互作用メカニズムを解明する基盤を提供する。
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