1997 Fiscal Year Annual Research Report
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08459013
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉川 研一 名古屋大学, 大学院・人間情報学研究科, 教授 (80110823)
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| Keywords | 長鎖DNA / 一次相転移 / 単分子観察 / 蛍光顕微鏡 / 遺伝子導入 / 分子内相分離 / コイル-グロビュール転移 / モンテカルロ・シミュレーション |
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| Research Abstract |
本研究課題の目的は長鎖DNA分子の高速構造の特性解析を推し進めることであった。これまでに本研究室では、DNA単一鎖の相転移挙動の蛍光顕微鏡を用いた直接観察による解析と、その相転移産物の電子顕微鏡観察による微細構造解析の両者を照合することにより、『長鎖DNAの単分子結晶は一次相転移を通じて形成される』ことを明らかにしてきた。
本年度の研究成果を集約すると 1.長鎖DNAの単分子結晶の形成過程を溶液中での直接観察によって捉え、それが核形成・核成長の一次相転移プロセスであることを明らかにした。2.さらにそのダイナミクスをモンテカルロ・シミュレーションによって理論的に再現することに成功した。3.結晶形成の速度論に関する理解に加え、結晶の平衡論的な安定条件を理論的に予測し、実験によって検証を行った。4.遺伝子導入効率に対するpoly-arginine濃度依存性と、DNA複合体の構造との相関を明らかにした。することを明らかにした。5.また、遺伝子導入に用いるDiotadecylamidoglycylspermin(DOCS)とDNAとの相互作用を、蛍光顕微鏡ならびに電子顕微鏡を用いて調べた。DNA/DOCSの凝縮構造と、遺伝子導入の効率の関連性を明らかにした。
今年度得られた上述の知見によって、相転移現象の動因に対する理論的理解が一段と深まったことに加え、相転移を通じて形成される構造の制御に関しても、実験と理論の両面について新しい地平を拓くこととなった。さらに遺伝子導入へその理論と実験結果を応用することに成功した。以上5点の知見は全て平成9年度中の国際学術誌に掲載された。本年度所定の目的は充分達成されたと考えられる。
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[Publications] Y.Yoshikawa: "Folding and Aggregation of DNA Chains Induced by Complexation with Lipospermine:Formation of a Nuclesome-Like Structure and Network Assembly" FEBS Lett.396. 71-76 (1996)
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[Publications] Y.Yoshikawa: "Daunomycin Unfolds Compctly Packed DNA" Biophys.Chem.61. 93-100 (1996)
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[Publications] S.G.Starodoubtsev: "Intrachain Setregation in Single Giant DNA Molecules Induced by Poly(2-vinylpyrrolidone)" J.Phys.Chem.100. 19702-19705 (1996)
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[Publications] V.V.Vasilevskaya: "Structure of Collapsed Persistent Macromolecule:Toroids vs.Spherical Globule" Biopolymers. 41. 51-60 (1997)
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[Publications] S.M.Mel‘nikov: "Folding of Long DNA Chains in the presence of distearyldimethylammonium Bromide and Unfolding Induced by Neutral Liposomes" J.Chem.Soc.93. 283-288 (1997)
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[Publications] S.M.Mel‘nikov: "First-Order Phase Transition in Large Single Duplex DNA Induced by a Nonionic Surfactant" Biochem.Biophys.Res.Commun.230. 514-517 (1997)
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[Publications] N.Emi: "Gene Transfer Mediated by Polyarginine Requires a Formation of Big Carrier-Complex of DNA Aggregate" Biochem.Biophys.Res.Commum.231. 421-424 (1997)
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[Publications] E.Y.Kramarenko: "Collapse of Polyelectrolyte Macromolecules Revisited" Macromolecules. 30. 3383-3388 (1997)
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[Publications] K.Yoshikawa: "Complexity in a Molecular String:Hierchical Structure as Is Exemplified in a DNA Chain" Complexity and Diversity,Springer. 81-90 (1997)
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[Publications] S.M.Mel‘nikov: "Cooperativity or phase transition?Unfolding transition of DNA cationic surfactant complex" J.Chem.Phys.107. 6917-6924 (1997)
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[Publications] K.Yoshikawa: "Highly Effective Compaction of LongDuplex DNA Polyethylene Glycol with Pendant Amino Groups" J.Am.Chem.Soc.119. 6473-6477 (1997)
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[Publications] H.Noguchi: "First-order phase transition in a stiff polymer chain" Chem.Phys.Lett.230. 184-188 (1997)
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[Publications] M.Takahashi: "Discrete Coil-Globule transition of Single duplex DNAs Induced by Polyaminase" J.Phys.Chem.B. 101. 9396-9401 (1997)
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[Publications] Y.Yamasaki: "Higher Order Structure of DNA Controlled by the Redox State of Fe2+/Fe3+" J.Am.Chem.Soc.119. 10573-10578 (1997)
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[Publications] M.Ueda: "Stretching of Long DNA under Alterrnating Current Electric Fields in a Concentrated Polymer Solution" Polym.J.29. 1040-1043 (1997)
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[Publications] K.Yoshikawa: "Folding transition in single long duplex DNA chain" Progr.Colloid.Polym.Sci.106. 204-208 (1997)
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[Publications] S.M.Mel‘nikov: "Cooperation between salt induced globule-coil transition in single duplex DNA complexed with cationic surfactant and sphere-rod transition of surfactant micelles" Progr.Colloid.Polym.Sci.106. 209-214 (1997)
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[Publications] Y.Ichiba: "Single Chain Observation on Collapse Transition in Giant DNA Induced by Negativery-Charged Polymer" Biochem.Biophys.Res.Commum.242. 441-445 (1998)
