2020 Fiscal Year Research-status Report
ヘリカーゼの多量体形成・DNA巻き戻し機能・化学力学共役機構の相関関係の解明
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18K06169
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| Research Institution | The Graduate School for the Creation of New Photonics Industries |
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Principal Investigator |
横田 浩章 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 准教授 (90415547)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | １分子計測 / ナノバイオ / 核酸 / 酵素反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多くのタンパク質で見られる多量体形成は、タンパク質の活性制御などに重要な役割を果たす。代表研究者は非六量体型スーパーファミリー1ヘリカーゼUvrD が多量体を形成してDNAを効率的に巻き戻すことを明らかにした。しかし、2分子目のUvrDのDNAへの結合がどのようにDNA巻き戻しをトリガーするのか、多量体を構成する個々のUvrDがATP加水分解エネルギーをどのように使ってDNA巻き戻しをしているのかの詳細は不明である。
そこで本研究ではUvrD のDNA上での多量体形成・DNA巻き戻し機能・ATP加水分解エネルギーの化学力学共役機構の相関関係を蛍光1分子イメージングすることで明らかにすることを目指している。
2020年度は、多量体を形成できないとされるC末端40アミノ酸欠損変異体（UvrDΔ40C）が定説に反し、二量体あるいは三量体でDNAを巻き戻していることを出版した（Biophysical Journal 118, 1634～1648 (2020)）。またこの論文に関連した邦文の総説を執筆し受理された（生物物理, 印刷中）ほか、非六量体型ヘリカーゼのC末端アミノ酸と機能に関する総説を出版した（International Journal of Molecular Sciences 22, 1018 (2021)。さらに、蛍光1分子直視によって40アミノ酸より多くのC末端アミノ酸を欠失した変異体でさえ、なお複数分子でDNAを巻き戻していることを見いだした。そのほか、野生型より高いDNA巻き戻し活性をもつ変異体の蛍光1分子直視データの解析、ゼロモード導波路による高濃度蛍光性ATP条件下の蛍光1分子イメージング、DNA巻き戻しの1塩基分解能観察に取り組んだ。また、蛍光顕微鏡に用いられる微弱光検出器に関する総説（Applied Sciences 11, 2773 (2021)）も出版した。
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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
蛍光1分子直視によって40アミノ酸より多くのC末端アミノ酸を欠失した変異体でさえ、なお複数分子でDNAを巻き戻していることを見いだしたほか、野生型より高いDNA巻き戻し活性をもつ変異体の蛍光1分子直視データの解析、ゼロモード導波路による高濃度蛍光性ATP条件下の蛍光1分子イメージング、DNA巻き戻しの1塩基分解能観察に取り組めたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
野生型UvrDおよびUvrD変異体について、DNA巻き戻しの1塩基分解能観察、ATPの蛍光1分子イメージングを継続する。
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| Causes of Carryover |
自然災害（感染症の流行）による研究計画の見直しが必要となったため。
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Research Products
(8 results)
