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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Real-Time Single-Molecule Observation of DNA Conformational Cahnges

Research Project

Project/Area Number 17H03088
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

川井 清彦  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords1分子計測 / DNA
Outline of Annual Research Achievements

DNAは、よく知られた右巻きのB型と呼ばれる2本鎖構造だけでなく、RNA/RNA2本鎖、DNA/RNAハイブリッドなどで良く見られるA型構造、らせんの向きが逆巻きの左巻きZ型構造、そして、3本鎖、4本鎖、ヘアピン構造など、様々な高次構造(最近では非標準構造とも呼ばれる)を形成することが知られる。研究代表者は、極微量の核酸試料を用いた核酸高次構造転移観測法の確立を視野に入れ、蛍光分子を1分子レベルで見たときに現れる物理化学現象である蛍光の点滅(blinking)に注目し、blinkingを制御・活用することに基づいた1分子レベル分析・診断法の開発を進めている(Kinetic Analysis based on the Control of the fluorescence Blinking: KACB法)、本研究では、blinkingを制御することにより、DNA高次構造転移の、1分子実時間観測に取り組んだ。2019年度は酸化還元型blinkingを操り(rKACB)DNA4重鎖構造の1分子検出に取り組んだが、2020年度は、1本鎖核酸のダイナミクスに焦点をあてた。1本鎖核酸の構造転移の1分子観測を目指すため、2020年度は水溶性ピレンとして、スルホン化ピレン(SPy)を合成し、SPyを両末端に修飾したDNA/RNAを合成し、酸化反応をトリガーとして生じるSPyダイマーラジカルカチオン形成速度から、1本鎖の末端衝突速度について検討を行った。その結果、RNAの水酸基は核酸のダイナミクスを遅くするのに対し、チミンの5位のメチル基が水素に置き換わったウラシルでは、逆にダイナミクスが速くなることが示された。得られた知見を基に、1本鎖DNA/RNAのダイナミクスを解析可能なKACB法の開発に取り組んだ。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Single-Molecule Study of Redox Reaction Kinetics by Observing Fluorescence Blinking2021

    • Author(s)
      Kawai Kiyohiko、Fujitsuka Mamoru、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Accounts of Chemical Research

      Volume: 54 Pages: 1001~1010

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.0c00754

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of Single‐Stranded RNA Looping Probed and Photoregulated by Sulfonated Pyrene2020

    • Author(s)
      Xu Jie、Tojo Sachiko、Fujitsuka Mamoru、Kawai Kiyohiko
    • Journal Title

      ChemistrySelect

      Volume: 5 Pages: 8002~8008

    • DOI

      10.1002/slct.202002231

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Sulfonated Pyrene as Both a Probe and a Photoregulator for Single-Stranded Oligonucleotide Looping2020

    • Author(s)
      Jie, Xu; Shunichi, Miyamoto; Sachiko, Tojo; Mamoru Fujitsuka; Kiyohiko Kawai
    • Organizer
      光化学討論会2020
  • [Book] 核酸科学ハンドブック2020

    • Author(s)
      日本核酸化学会、杉本 直己
    • Total Pages
      576
    • Publisher
      講談社
    • ISBN
      9784065207864

URL: 

Published: 2021-12-27  

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