2017 Fiscal Year Annual Research Report
Novel method for structural analyses of nucleic acids by using orientation dependent FRET system
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16H05925
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
樫田 啓 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30452189)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 核酸 / エネルギー移動 / 構造解析 / DNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では我々が開発した配向依存型FRET系を利用した核酸構造解析法の確立及びそれを利用した種々の核酸構造解析を目指している。
本年度は主として１）ポリアデニン―ポリチミン配列（A-tract）の構造解析、及びギャップ含有DNAとヌクレオシドとの相互作用解析を行った。
１）A-tract配列は多くの生物においてゲノム上に広く存在し、転写制御やクロマチン構造制御と密接に関連していることが知られている。しかしながら、その詳細な構造はこれまで明らかにされていなかった。そこで、FRETの配向依存性を利用することでA-tract配列の構造に関する知見を得ることを目指した。解析の結果、通常のB型二重らせん構造と比較して顕著なFRET効率の上昇が観察された。このことはA-tract配列によって二重鎖が屈曲していることを示している。また、A-tract鎖長が二重鎖構造についても解析することができた。
２）これまでにDNA二重鎖中のニック構造とギャップ構造の差異について明らかにすることに成功した。このことは本FRET系がDNA二重鎖のわずかな構造変化を検出可能であることを示している。そこで、このことを利用することでDNAギャップ構造と小分子（ヌクレオシド）との相互作用を解析することを試みた。ヌクレオシド添加時のFRET効率の変化から解離定数を算出したところ、ギャップ構造中の塩基によってヌクレオシドが厳密に認識されていることが明らかとなった。また、添加するヌクレオシドの種類によって解離定数が大幅に異なることが分かった。このように、本FRET系を利用することでDNA二重鎖と小分子との相互作用解析に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では４か年の研究期間において、１）FRETの配向依存性を利用した構造解析法の確立、及び２）それを利用した種々の核酸構造解析を行うことを目指している。本年度までの２年間において、構造解析に利用可能な蛍光色素の拡張やFRETの配向依存性を利用した種々の核酸構造パラメータの取得に成功したことから１）については当初の目標をほぼ達成できたと考えている。また、２）についても、ニック・ギャップ構造やA-tract構造の詳細な解析に成功した。更に、DNAギャップ構造とヌクレオシドとの相互作用を詳細に解析することができた。これらの知見は核酸をターゲットとした新たな医薬開発などにおいて重要であるだけでなく、DNAの修復機構や化学進化を考察する上でも重要な知見である。これらの成果から本研究が当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は以下の２点について重点的に検討を進める予定である。
１）核酸‐小分子相互作用の解析
これまでにギャップ構造とヌクレオシドとの相互作用の解析に成功した。そこで、添加するヌクレオシドの化学構造依存性やヌクレオシドが結合した際の核酸構造についてFRETを利用して解析することを目指す。詳細な解析に成功した段階でこれらの成果を論文として報告する予定である。
２）RNA二重鎖の構造解析
これまでにDNA二重鎖については詳細な構造や相互作用解析に成功している。そこで、これらの知見をもとにRNA二重鎖の構造解析を行うことを目指す。DNAとRNAは化学構造は類似しているもののその立体構造は大きく異なることが知られている。また、RNAは生体内で多様な機能を担っていることが近年多数報告されている。本FRET系を利用してRNAの微細な構造の差異を明らかにすることができれば、RNAが細胞内で果たしている機能の解明につながることが期待できる。
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