2018 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。
本年度は主としてギャップ含有DNAとヌクレオシドとの相互作用に関する詳細な解析を行った。前年度までにDNAの１塩基ギャップ構造にヌクレオシドが選択的に結合することを明らかにしている。具体的には色素を導入したギャップ含有DNA二重鎖に対してヌクレオシドを添加した際にFRET効率が大きく変化することを明らかにした。また、この変化を利用することで結合定数を算出することに成功した。
本年度はこれを更に拡張し、２塩基ギャップ構造に対するヌクレオシドの結合や、添加するヌクレオシド類縁体の化学構造の影響などについて検討した。このうち２塩基ギャップについては１塩基ギャップと大きく異なるFRET効率変化を示すことが分かった。そこで、２段階モデルを用いて詳細に解析したところ、２分子のヌクレオシドが協同的に結合することが明らかとなった。ヌクレオシド類縁体については、ヌクレオシドの代わりにデオキシヌクレオシドを添加しても結合にほとんど影響しないことが分かった。一方、核酸塩基を添加した際には結合定数が増大したことから、ヌクレオシドのリボース部分が結合を若干阻害していることがわかった。このように、開発したFRET系を利用することで、核酸と小分子間の相互作用を詳細に解析可能であることを明らかにした。
現在、これらの内容についての論文を投稿中である。
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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
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。このうち１）についてはこれまでの３年間において構造解析に利用可能な蛍光色素の拡張に成功した。また、FRETの配向依存性を利用することで正確な二重鎖構造パラメータを取得可能であることを明らかにした。２）についてはニック・ギャップ含有DNA二重鎖構造の解析やA-tract構造の解析に成功した。更に、ギャップ構造と小分子であるヌクレオシドとの相互作用解析にも成功した。本手法は種々の核酸―小分子間相互作用解析に応用することが可能である。これらの成果から本研究が順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度はこれまでの３年間で開発したFRET系を利用したRNA構造解析を試みる予定である。DNAは通常B型二重鎖構造を形成するのに対し、RNAはA型二重鎖を形成することが知られている。これらは三次元的に大きく異なった構造をしており、この構造の違いが核酸の生物学的機能に重要であることが明らかにされている。また、RNAは細胞内で多彩な機能を発現していることが近年続々と報告されている。そこで、本FRET系を利用してRNA二重鎖構造の構造解析を試みる。これが実現できればRNA二重鎖の微細な構造の違いを明らかにし、RNAが持つ生体内機能解明につながることが期待できる。
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