Regulation and mechanistic investigation of gene expression by artificial genetic switches

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H06356
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bio-related chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Sugiyama Hiroshi 京都大学, 理学研究科, 教授 (50183843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠藤 政幸 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 特定拠点准教授 (70335389)
• Project Period (FY): 2016-05-31 – 2021-03-31
• Keywords: 遺伝子発現制御 / エピジェネティックス / DNAナノ構造体 / AFM 解析

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is the following three items.（１）Development of functional Py-Im polyamide (PIP) to regulate epigenetic expression, and to induce somatic cell reprogramming and iPS cell differentiation.（２）Development of functional molecules that specifically bind to the guanine quadruplex structure (G4). （３）Elucidation of gene expression mechanism using DNA frame by high-speed atomic force microscope (AFM) and dynamic single-molecule analysis of nucleosomes.
We reported those research results as papers. From a chemical point of view, research on the dynamic analysis of the entire nucleosome at the molecular level related to gene expression and the elucidation of the gene expression mechanism has progressed.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

特定の遺伝子発現を活性化する技術、人工転写因子として応用を目指すアプローチは、挑戦的で魅力ある研究である。体細胞の初期化やiPS細胞からの分化誘導が可能になれば、将来的には現在も治療法がない先天性遺伝疾患に対する治療にも応用が期待できる。また、AFM測定技術を遺伝子発現に関連するヌクレオソーム全体の動態解析、遺伝子発現機構の解明を目指す。分子設計した機能性分子を用いて遺伝子発現を制御し、バイオインフォマティクスを駆使して分子レベルで解析するアプローチは国内外に例はなく、非常に独創的である。様々な病気の原因の解明にもつながる可能性があり、医学生物学への波及効果は計り知れない。