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Single molecule RNA imaging triggered by weak transient association

Publicly Offered Research

Project AreaResonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number 16H01429
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

川井 清彦  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
KeywordsRNA / 構造転移 / 蛍光相関分光 / 過渡 / 蛍光 / 1分子計測 / blinking / 速度 / ダイナミクス / DNA
Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまで、蛍光分子を1分子レベルで観察し、蛍光の点滅過程=blinkingを追跡することにより、種々の化学反応の速度を1分子レベルで測定し、蛍光分子周辺の環境情報を読み出す手法開発を行ってきた(Kinetic Analysis based on the Control of fluorescence Blinking: 以下KACB法)。今回、蛍光分子がほぼ消光されているヘアピンRNAを構築し、極低頻度で起こるヘアピンの開裂をKACB法により評価することを検討した。点滅の頻度から構造転移が起こる頻度がわかり、光っている時間の長さから開状態として存在している時間を測定できる。KACB法を用いて過渡的な弱い相互作用がヘアピンの開裂を誘起する可能性について探求を行った。平成28年度は、ヘアピン状態では蛍光が電子移動消光されているUUUUループを持つヘアピンを構築し、ほぼヘアピン状態として存在している温度条件でFCS測定を行った。多くの蛍光分子は共焦点領域通過中に一度も発光状態(=開状態)にならず、ヘアピンの開裂頻度をblinkingにより評価した。ループ部位に相補的なオリゴヌクレオチドAAAAを添加したところ、開裂頻度が約倍程度増加することを示唆する結果が得られた。平成29年度は、UUUUループ、および、UUUUUUUUループを有するRNA鎖にAA、AAA、AAAA、AAAAAA、AAAAAAAAを添加し、構造転移をKACB法により評価した。その結果、UUUUループでは短いオリゴヌクレオチドとの相互作用により構造転移が促進されるが、よりループ部位のひずみの少ないUUUUUUUUループではほとんど影響を受けないことを示唆する知見を得た。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Fluorescence Redox Blinking Adaptable to Structural Analysis of Nucleic Acids2018

    • Author(s)
      Miyata Takafumi、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi、Kawai Kiyohiko
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 印刷中 Issue: 26 Pages: 6755-6761

    • DOI

      10.1002/chem.201705668

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 増大特集 細胞多様性解明に資する光技術─見て,動かす Ⅱ.見えなかったものを視る 蛍光blinking制御による生体分子のダイナミクス観測─KACB法2017

    • Author(s)
      川井 清彦、丸山 厚
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 68 Issue: 5 Pages: 430-431

    • DOI

      10.11477/mf.2425200679

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • Year and Date
      2017-10-15
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Single-Molecule Monitoring of the Structural Switching Dynamics of Nucleic Acids through Controlling Fluorescence Blinking2017

    • Author(s)
      Kawai Kiyohiko、Miyata Takafumi、Shimada Naohiko、Ito Syoji、Miyasaka Hiroshi、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 56 Issue: 48 Pages: 15329-15333

    • DOI

      10.1002/anie.201708705

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 蛍光blinking制御による核酸構造分析 ~核酸を1分子レベルで調べる~2017

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Journal Title

      日本核酸化学会誌

      Volume: 1 Pages: 3-7

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 蛍光のblinkingを操り核酸構造を調べる2016

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Journal Title

      光化学

      Volume: 32 Pages: 543-547

    • NAID

      40020839247

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] BODIPY-labeled Fluorescent Aptamer Sensors for Turn-on Sensing of Interferon-gamma and Adenine Compounds on Cells2016

    • Author(s)
      A. Tsuchiya, S. Hashim, S. Ise, T. Furuhata, K. Kawai, R. Wakabayashi, M. Goto, N. Kamiya, S. Sando
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 32 Issue: 5 Pages: 543-547

    • DOI

      10.2116/analsci.32.543

    • NAID

      130005150951

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 蛍光のblinking観測による核酸構造の1分子分析2018

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 核酸を利用した蛍光blinkingの理解・制御と1分子分析への応用2017

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Organizer
      関西大学先端科学技術推進機構研究部門別発表会 (第54回)
    • Place of Presentation
      吹田、大阪
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 1分子の核酸からその構造を調べる2017

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Organizer
      ケミカルバイオロジーMini-symposium at KIT
    • Place of Presentation
      京都、京都
    • Year and Date
      2017-01-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] DNA STRUCTURAL CHANGES MONITORED BY CONTROLLING THE FLUORESCENCE BLINKING2017

    • Author(s)
      川井 清彦、丸山 厚、真嶋 哲朗
    • Organizer
      The 15th Conference on Methods and Applications in Fluorescence
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蛍光のblinkingを自在に操る分子技術の創出2016

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Organizer
      第6回CSJ化学フェスタ2016
    • Place of Presentation
      船堀、千葉
    • Year and Date
      2016-11-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Conformational Changes of DNA Monitored by Controlling the Fluorescence Blinking2016

    • Author(s)
      Kiyohiko Kawai, Atsushi Maruyama, Tetsuro Majima
    • Organizer
      ISANC2016 The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      熊本、熊本
    • Year and Date
      2016-09-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蛍光blinkingを利用した核酸構造転移の1分子レベル観測2016

    • Author(s)
      川井 清彦, 丸山 厚, 真嶋 哲朗
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢、石川
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化・還元反応に基づく蛍光 blinking を利用したDNA 局所構造の観測2016

    • Author(s)
      川井 清彦, 東口 顕士, 丸山 厚, 真嶋 哲朗
    • Organizer
      2016光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京、東京
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体分子上で起こる反応の速度を1分子レベルで測る2016

    • Author(s)
      川井 清彦, 真嶋 哲朗, 丸山 厚
    • Organizer
      第19回生命化学研究会
    • Place of Presentation
      下関、山口
    • Year and Date
      2016-08-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光ブリンキング制御による核酸構造・相互作用の速度論的リードアウト2016

    • Author(s)
      川井 清彦, 丸山 厚, 真嶋 哲朗
    • Organizer
      第 26 回バイオ・高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京、東京
    • Year and Date
      2016-07-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] DNA Conformational Changes Monitored by Controlling the Fluorescence Blinking2016

    • Author(s)
      Kiyohiko Kawai, Atsushi Maruyama, Tetsuro Majima
    • Organizer
      XXII International Round Table on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 核酸の反応・動きを 1 分子レベルで調べる2016

    • Author(s)
      川井 清彦
    • Organizer
      生体分子工学部門主催 PROS セミナー
    • Place of Presentation
      松山、愛媛
    • Year and Date
      2016-06-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 現象を調べ、わかったことを積極的に活用することを目指しています!

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/mec/kawairesearch.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] Investigation of biological dynamic phenomena

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/mec/kawairesearch-e.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-26   Modified: 2023-12-25  

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