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2010 Fiscal Year Annual Research Report

ゲノム機能制御を支えるクロマチン分子動態のナノスケールイメージング解析

Research Project

Project/Area Number 09J05533
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

鈴木 勇輝  京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

KeywordsDNA / 原子間力顕微鏡(AFM) / 液中高速原子間力顕微鏡 / RNAポリメラーゼ / ヌクレオソーム / 制限酵素
Research Abstract

本研究を遂行する上で不可欠な,DNA分子状における酵素反応をナノスケール・サブセカンドスケールで可視化解析する技術の確立に向け,本年度は液中高速原子間力顕微鏡による各種DNA-酵素複合体の一分子経時観察・解析を進めた.特に酵素反応のモデルシステムとして,IIF型制限酵素SfiIによるDNA鎖の切断反応,E.coliのRNAポリメラーゼ(RNAP)による転写伸長反応に焦点をあてた.SfiIは1つの四量体分子がDNA鎖上の2つの認識配列に同時に結合し,両方の部位で二本鎖DNAを切断する酵素である.SfiIの結合によってつくられるDNA-SfiI複合体ループ構造を溶液中で経時観察することで,DNAループが切り出される切断反応過程を2フレーム/秒(fps)という走査速度で可視化することに成功した.この結果はDNA修復や組換えに関わる各種酵素活性の一分子動態可視化解析を促す端緒となりうる.RNAPの解析では,(1)DNA鎖上のプロモーター領域以外の部位に非特異的に結合したRNAPは一次元拡散運動により鎖上をランダムに移動すること.(2)一度,プロモーター領域結合したRNAPは安定にプロモーター領域に留まること.(3)各NTPが供給された場合,DNA鎖上を一方向に移動しながら転写を行うことを示唆するデータが得られた.原子間力顕微鏡によるRNAPの動態解析は10年以上前から試みられているが,本研究では過去のに報告された研究例の10倍以上の時間分解能で可視化解析することに成功した.以上の観察・解析例は,今後クロマチンリモデリングや構造タンパク質存在下での酵素反応等,より複雑な反応過程の時空間解析を行う上で,重要な基盤になると考える.

  • Research Products

    (4 results)

All 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] RecO-mediated DNA homology search and annealing is facilitated by SsbA2010

    • Author(s)
      Candela Manfredi, Yuki Suzuki, Tribhuwan Yadav, Kunio Takeyasu, Juan C, Alonso.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 38 Pages: 6920-6929

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolutionary dynamics of spliceosomal intron revealed by in silico analyses of the P-Type ATPase superfamily genes2010

    • Author(s)
      Toshiyuki Oda, Ryosuke L.Ohniwa, Yuki Suzuki, Masatsugu Denawa, Masahiro Kumeta, Hideyuki Okamura, Kunio Takeyasu
    • Journal Title

      Molecular Biology Reports

      Volume: 38 Pages: 2285-2293

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Direct imaging of transcription by E.coli RNA Polymerase in sub-second time region2011

    • Author(s)
      Yuki Suzuki, Minsang Shin, Kunio Takeyasu
    • Organizer
      XIII.Annual Linz Winter Workshop
    • Place of Presentation
      Linz, Austria
    • Year and Date
      20110205-20110207
  • [Book] Scanning probe Microscopy in Nanoscience and Nanotechnology 2 (Biological Application of Fast-Scanning Atomic Force Microscopy.)2011

    • Author(s)
      Bhushan, Bharat (EDT) Yuki Suzuki, Masatoshi Yokokawa, Shige.H.Yoshimura, Kunio Takeyasu
    • Total Pages
      217-246
    • Publisher
      Springer-Verlag Berlin Heidelberg

URL: 

Published: 2012-07-19  

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