2022 Fiscal Year Annual Research Report
Revisiting genetic information: introducing the concept of the collective dynamics of DNA and water
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20H03298
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
今清水 正彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90465930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 真人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30386643)
徳永 裕二 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (80713354)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サブテラヘルツ / DNA / 転写因子 / 反復配列 / イミノプロトン / 水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、DNAにおける反復配列依存的な水素結合ネットワークの特性と転写機能の関係を明らかにすることを目的としている。また、DNAと水の集団的な分子間運動（水素結合ネットワーク）にサブテラヘルツ波で摂動を与え、その変化を分光学的・生化学的に調べる手法開発を行う。
本年度は、まず転写因子c-Mycの結合配列を含むhumanのゲノム配列断片（70塩基対）をin vivoの転写レベルと配列反復性に応じて４つのグループに分類した。これらのDNA配列について、溶液NMRイミノプロトン交換観測によるDNA塩基間水素結合状態の解析を行なった。その結果、c-Myc結合を抑制する反復配列を含むグループにおいて、A型DNAの水素結合環境を反映する特徴的な化学シフトが観測された。
この化学シフト位置におけるシグナル強度は、不完全な2本鎖を含む複数配列種から成るオリゴDNA水溶液においても観測された。サブテラヘルツ波照射により、観測されたシグナルは加熱と異なる変化を示した。このサブテラヘルツ波照射による水素結合ネットワークへの非熱的作用を、マイクロ波周波数域における誘電緩和測定によって調べた。その結果、照射に依存した誘電率のわずかな低下が観測された。この誘電率の低下は、水分子集団のDNAによる束縛が強まったことを意味していると考えられる。
これらの結果から、反復配列に依存したDNA分子と水分子集団の水素結合ネットワークが、転写因子との結合性を介して、転写制御に寄与していることが示唆された。また、サブテラヘルツ波の照射によって、このネットワーク構造が変化する可能性が示唆された。
以上の研究は、研究協力者であるDavid Lukatsky氏（ネゲヴ・ベン=グリオン大学）との国際共同研究の結果を含む。誘電緩和測定において、杉山順一氏（産総研）の協力を得た。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
