2021 Fiscal Year Annual Research Report
Single molecule imaging of eukaryotic transcription.
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19H03197
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
多田隈 尚史 東京大学, 定量生命科学研究所, 協力研究員 (10339707)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 成彦 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (70707489)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 1分子計測(SMD) / 核酸 / 蛋白質 / 分子モーター / クライオ電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子発現は、親和性が弱い相互作用によって担われているが、細胞内では、特定の構造や足場(scaffold)に必要な因子が集積化する事で、効率的に反応が進んでいる。本研究では、その分子機構理解の為に、DNAナノ構造(DNA origami)のナノメートル精度の分子配置技術を用いて、遺伝子発現機構のナノ反応場の再構成と解析を目的としている。
我々は、これまでに、DNAナノ構造上に転写酵素(T7 RNA polymerase、以下T7 RNAP)と基質遺伝子を集積化した"転写ナノチップ"を構築し、その性質を探ってきた。一方で、ナノチップの基盤技術(DNAナノ構造への蛋白質の集積)は、反応場再構成の足場となるだけでなく、集積する蛋白質を抗体などの捕捉機能がある分子にすると、細胞中の反応場を捕捉・精製できる可能性も秘めている。そこで、DNAナノ構造を精製用担体として用い、大腸菌破砕液からタグ付リボソームを精製し、クライオ電子顕微鏡で観察する事に成功した。あわせて、DNAナノ構造をクライオ電子顕微鏡でより取扱やすくする為に、wetの実験とMoleculara dynamics(MD)を組合せ、デザインや作成方法の向上を図った。
また、真核の転写においては、RNAPのC末に位置するドメイン(CTD)が重要であるが、天然変性領域でカチッとした構造を取らない為、従来は、RNAPに対して、どのような空間配置をしているのかが明らかではなかった。小角散乱を用いることで、その相対的な配置のモデルを得られていたので、引き続き精密化を行った。
これらの成果から、DNAナノ構造を基盤とし蛋白質を集積化させたナノチップ技術を発展させる事で、転写をはじめとした遺伝子発現機構の理解が深まる事が期待される。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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