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2016 Fiscal Year Annual Research Report

DNAおよびDNA代謝酵素の1分子蛍光観測による動態解析

Research Project

Project/Area Number 15J07154
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

高橋 俊介  群馬大学, 理工学府, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Keywords1分子観察 / DNA形態制御 / DNA代謝反応 / DNA複製 / DNA超らせん / DNAポリメラーゼ / マイクロ流路 / 基板表面修飾
Outline of Annual Research Achievements

これまでの多くの生化学的な研究により、DNAに作用するタンパク質群が網羅され、これらのタンパク質間相互作用を中心とするタンパク質機能解析が精力的に行われた結果、DNA代謝反応の分子モデルが提唱されるに至っている。これらの研究の多くは、試験管内反応産物をゲル電気泳動法により解析することに依っている。試験管内の反応溶液には数百万以上のDNA及びタンパク質の分子が含まれているため、そこから得られた結果は多分子の挙動の平均値の情報しか反映しておらず、個々の分子の揺らぎの影響を解析することは困難である。また、試験管内実験ではDNA代謝反応の中間過程の素反応の実態を明らかにすることが難しい。そのため、DNA代謝反応の分子機構には未だ不明な部分が多く残されてる。
上記の問題点の解決には、微小反応場の制御が可能な微細流路装置、DNAの1分子操作が可能な磁気ピンセット装置、高感度カメラを装備した蛍光顕微鏡装置の組合せから構成された1分子蛍光観察装置を用い、DNAの形態を制御すること、DNA及びタンパク質を蛍光標識することが有効である。そこで、本研究では上記の1分子蛍光観察に必要な装置及び技術を駆使し、1分子レベルにてDNAポリメラーゼによるDNA合成反応、負の超らせんがDNA複製反応の開始に与える影響を直接観察により評価した。
主な研究実績として、1分子レベルの蛍光観察による負の超らせんがDNA複製開始に与える影響の解析に関する研究では、負の超らせん密度の増加がSimian virus 40 (SV40) DNA複製反応の開始を上昇させること、負の超らせんがSV40ラージT抗原(DNA複製開始とDNAヘリカーゼの機能を合わせ持つ複製因子)によるDNA鎖巻き戻し反応を促進させることなど、負の超らせんがSV40DNA複製開始の制御に重要な役割を果たすことを示唆する結果が得られた。上記の研究成果は査読付国際学術誌Journal of Biomolecular Structure and Dynamics誌にて発表した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Direct single-molecule observations of DNA unwinding by SV40 large tumor antigen under a negative DNA supercoil state2017

    • Author(s)
      Shunsuke Takahashi, Shinya Motooka, Shohei Kawasaki, Hirofumi Kurita, Takeshi Mizuno, Shun-ichi Matsuura, Fumio Hanaoka, Akira Mizuno, Masahiko Oshige, and Shinji Katsura.
    • Journal Title

      Journal of Biomolecular Structure and Dynamics

      Volume: 35 Pages: 1-13

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1080/07391102.2016.1269689

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 1分子レべルの蛍光観察による負の超らせんがSV40DNA複製反応の開始に与える影響の評価2016

    • Author(s)
      高橋俊介、本岡伸也、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、花岡文雄、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 蛍光T4 DNA Ligaseの1分子解析の試み2016

    • Author(s)
      小和瀬聡実、碓井智大、高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 大腸菌由来DNAポリメラーゼによるDNA合成反応の1分子解析2016

    • Author(s)
      柳基成、高橋俊介、川崎祥平、栗田弘史、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] ヒトDNAポリメラーゼδ触媒サブユニットの1分子観察の試み2016

    • Author(s)
      石川裕一、高橋俊介、岸川健太、川崎祥平、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 蛍光1本鎖DNA結合タンパク質を用いたDNA合成反応の直接観察2016

    • Author(s)
      高橋俊介、勝見匡、川崎祥平、宮田英史、栗田弘史、水野武、松浦俊一、水野彰、大重真彦、桂進司
    • Organizer
      2016年度生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のセミナー
    • Place of Presentation
      ホテルコンチネンタル府中(東京都・府中市)
    • Year and Date
      2016-07-16 – 2016-07-17

URL: 

Published: 2018-01-16  

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