Single-molecule analysis of DNA binding proteins using DNA array(Fostering Joint International Research)

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16KK0157
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kamagata Kiyoto 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90432492)
• Project Period (FY): 2017 – 2019
• Keywords: DNA / DNA結合タンパク質 / 単分子蛍光顕微鏡 / スライディング / 拡散 / 障害物

Outline of Final Research Achievements

We analyzed the function of DNA-binding proteins using developed DNA aligned array and single-molecule fluorescence microscopy. We found that architectural DNA-binding proteins slide along DNA with continuous contacts to DNA. We identified the key residues to affect the sliding dynamics using mutation analysis. Although we expected that DNA-binding proteins bound to DNA block the movement by proteins along DNA, we found that an architectural DNA-binding protein can bypass other DNA-binding proteins along DNA.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNA結合タンパク質は、DNAの標的配列に結合し細胞の機能を制御することが知られている。本研究では、単分子顕微鏡を用いて、実際にDNA結合タンパク質がDNA上の動きを可視化することで、分子レベルでのメカニズムを解明した。また、DNA結合タンパク質の標的DNA配列への結合が阻害されると、様々な疾患になることも知られている。将来的に、本研究で明らかとなったDNA結合タンパク質の機能メカニズムを用いて、DNA結合タンパク質の関わる創薬研究が期待される。