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2007 Fiscal Year Annual Research Report

核酸4重鎖構造をベースにした核酸性イオンチャネルの創製

Research Project

Project/Area Number 19657034
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

片平 正人  Yokohama City University, 国際総合科学研究科, 教授 (70211844)

Keywords4重鎖 / 核酸 / イオンチャネル / リポソーム / 蛍光顕微鏡 / 立体構造
Research Abstract

リポソームに4重鎖構造を形成させた核酸を埋め込み、これがイオンチャネルとして動作するのかを検証した。検証には以下の3つの手法を用いた。
(1)蛍光顕微鏡を用いた検証
ジャイアントリポソームの内側にカルシウムイオンとその蛍光性指示薬であるFura2を封入した。蛍光顕微鏡でFura2の蛍光強度を追跡する事で、4重鎖を通じたカルシウムイオンの流出の有無を検証した。15分程度での蛍光強度の減少が観測され、4重鎖核酸がチャネルとして動作する事が示唆された。
(2)イオン特異的電極を用いた検証
リポソーム内にカリウムイオンを封入し、これをカリウムイオンを含まない溶液に移した。カリウムイオンに特異的な電極を用いて溶液中のカリウムイオン濃度をモニターする事で、4重鎖を通じたカリウムイオンの流出の有無を検証した。数秒程度及び15分程度の2つの時間領域において容液のカリウムイオン濃度の上昇が観測され、4重鎖核酸がチャネルとして動作する事が示唆された。
(3)蛍光分光器を用いた検証
リポソーム内のカリウムイオン濃度とpHと外液より高く決定する。また蛍光性pH指示薬であるHPTSも同時にリポソーム内に封入する。ここにプロトンイオノフォアであるCCCPを添加する。この時、カリウムイオンの流出とプロトンの流出がカップルして生じれば、リポソーム内のpHが低下し、それがHPTSの蛍光変化(減少)として観測されると予想される。CCCP添加時のHPTSの蛍光強度を蛍光分光器でモニターする事によって、4重鎖を通じたカリウムイオン流出の受けを検証した。数秒程度及び15分程度の2つの時間領域において蛍光強度の減少がされ、4重鎖核酸がチャネルとして動作する事が示唆された。
以上の(1)〜(3)の検証より、4重鎖核酸がイオンチャネルとして動作する可能性が示唆された。今後は4重鎖以外の核酸を用いて同様の実験を行う事で、この可能性をさらに検証していく予定である。

  • Research Products

    (9 results)

All 2008 2007

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Unexpected A-form formation of 4'-thioDNA in solution, revealed by NMR, and the implications as to the mechanism of nuclease-resistance2008

    • Author(s)
      Matsugami, A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A., Katahira, M.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Res. 36

      Pages: 1805-1812

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure of human telomeric DNA under physiological ionic conditions stabilized by proper incorporation of 8-bromoguanosines, as determined2007

    • Author(s)
      Matsugami, M., Xu, Y., Noguchi, Y., Sugiyama, H. and Katahira, M.
    • Journal Title

      FEBS J. 274

      Pages: 3545-3556

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural analysis of the fundamental polymer of the sheath constructed by Sphaerotilus natans2007

    • Author(s)
      Takeda, M., Miyanoiri, Y., Nogami, T., Oda, K., Saito, T., Kato, K., Koizumi, J. I., Katahira, M.
    • Journal Title

      Biosci. Biotechnol. Biochem. 71

      Pages: 2992-2998

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interactions with RNA/DNA of proteins involved in the regulation of transcription, translation and telomere elongation2007

    • Author(s)
      Ohyama, T., Furukawa, A., Miyoshi, T., Takada, Y., Ohgara, S., Hiratsuka, K., Imai, T., Okano, H., Nakagama, H., Nagata, T. and Katahira, M.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp. Ser. 51

      Pages: 77-78

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure of 4'-thioDNA which exhibits endonuclease resistance2007

    • Author(s)
      Matsugami A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A. and Katahira, M.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp. Ser. 51

      Pages: 141-142

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Attempt to construct the ion channel composed of nucleic acids2008

    • Author(s)
      Katahira, M.
    • Organizer
      International Symposium on Membrane Interface
    • Place of Presentation
      Fukuoka
    • Year and Date
      2008-01-25
  • [Presentation] 核酸性人工イオンチャネル創製の試み2007

    • Author(s)
      三好達也
    • Organizer
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-12-12
  • [Book] 生物物理学ハンドブック(分担)2007

    • Author(s)
      片平正人
    • Total Pages
      109-112
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Book] 生命科学のための機器分析実験ハンドブック(分担)2007

    • Author(s)
      大山貴子、松上明正、片平正人
    • Total Pages
      24-26
    • Publisher
      羊土社

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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