2015 Fiscal Year Annual Research Report
DNA・ヒストン・オズモライトの三元効果による遺伝子発現人工制御系の構築
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15H03840
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
三好 大輔 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (50388758)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川内 敬子 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 講師 (40434138)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体分子 / ヒストン / 核酸 / 癌 / 浸透圧調節分子 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エピジェネティクスの最小単位であり、がん発症にも関与するヌクレオソームは、DNAとヒストンタンパク質から構成されている。ヌクレオソームの構造や挙動は、（１）DNAの化学修飾、（２）ヒストンの化学修飾、（３）ヌクレオソーム近傍の化学環境に依存する。そのため、ヌクレオソームの化学的理解には、DNA、ヒストン、化学環境を決定するオズモライトの三元的な相乗効果を解明する必要がある。
研究開始年度の２０１５年度では、上記の要素について次の成果が得られた。
１．ヒストンとDNAからなる複合体の構築：様々な化学修飾をもつヒストン模倣ペプチドを化学合成し、様々な二次構造を形成するDNA鎖との結合親和性を検討した。その結果、DNAの非標準構造である三重らせん構造と強固に結合することが示された。また、ヒストンペプチドは、DNAの三重らせん構造を特異的に安定化することも分かった。さらに、これらの結合親和性と構造安定化は、エピジェネティック修飾であるリシンのアセチル化度合いによって制御されていることも示された。同時に、ヒストンを模倣したポリリシンとデキストランをグラフト重合した人工高分子を用いて、水溶性の高いポリイオンコンプレックスを構築することにも成功し、そのコンプレックス中の核酸構造の評価も進みつつある。
２．オズモライトによる分子クラウディング効果：とくに重要なオズモライトとして、尿素とその変性効果を中和することが知られているTMAOの分子クラウディング効果を定量した。その結果、標準構造である二重らせん構造と、非標準構造である四重らせん構造では、オズモライトの効果が異なることが示された。
その他にも、細胞模倣環境中でも機能する分子放出システムの構築にも成功するなど、当初に計画した研究内容に加えて、その展開研究を推進することもできた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２０１５年度には、次の二点について検討を進めることを当初の予定としていた。
１．ヒストンとDNAの化学修飾に関する評価系の構築
２．オズモライトの分子クラウディングに関する評価系の構築
それぞれの課題に取り組み、課題１に関しては、エピジェネティック就職を施したヒストン模倣ペプチドやヒストンを模倣した水溶性人工高分子を設計・合成し、DNAの構造や熱力学的安定性に及ぼす効果を定量した。課題２に関しては、当初の計画通りに両性オズモライトを用いて分子クラウディングを誘起し、その環境下での核酸構造安定性を定量評価することができた。これらの評価系を用いることで、細胞を模倣した環境下で、抗がん効果が期待される分子を放出できる分子デバイスの構築も行った。
以上のように、当初の検討課題に取り組み、期首の目標をおおむね達成している。これらのことから、研究初年度としておおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０１５年度に取り組んだ二つの研究課題（１．ヒストンとDNAの化学修飾に関する評価系の構築、及び２．オズモライトの分子クラウディングに関する評価系の構築）に加えて、当初の予定通りに、３．ヒストン・DNA・オズモライトの化学修飾による遺伝子発現制御系の構築に取り組む。また、４．試験管内で得られた成果を、実細胞へと応用することにも取り組む。
研究課題３に関しては、２０１５年度中に無細胞系において、mRNAの発現量を定量できるシステムをすでに構築できている。これに研究課題２で得られつつあるオズモライトの効果に関する知見を加えることで、化学修飾や化学環境によって制御可能な遺伝子は発現制御系を構築できると考えられる。
研究課題４については、研究分担者とのこれまでの検討から、細胞へのオズモライトの導入方法が確立しつつある。さらに、細胞内での遺伝子発現評価系の構築にも取り組んでいる。このようなこれまでの知見を活かすことで、細胞のがん化におけるオズモライト依存的がん関連遺伝子発現機構を提唱することを試みる。
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| Remarks |
研究成果の公開・発信を行っている。
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Research Products
(27 results)
