2020 Fiscal Year Research-status Report
高強度テラヘルツ光が誘起するタンパク質構造変換に基づくゲノム機能制御技術の開発
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20K21261
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
原田 昌彦 東北大学, 農学研究科, 教授 (70218642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保科 宏道 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (10419004)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | テラヘルツ光 / 核内アクチン / クロマチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞核内でゲノムはヒストンと結合してクロマチンを形成し、さらにクロマチンが核内アクチン繊維と相互作用してクロマチン高次構造を形成し、さらに核内空間に収納されている。したがって、ヒストンの核内アクチンの会合と解離のダイナミクスがゲノム機能制御に大きく関与しており、これを人為的に制御することによって、ゲノム機能を制御する新規手法の開発を行うことができる。本研究では、単離したクロマチンやアクチン水溶液、あるいは細胞にテラヘルツ光を照射することによって、細胞核内のアクチン繊維やクロマチンの状態を変化させ、それによってゲノム機能を制御することを目的とした。アクチン水溶液へのテラヘルツ光照射では、波長などの条件を変化させて照射を行い、アクチン繊維形成への影響を解析した。その結果、条件によってアクチン繊維形成に変化が観察された。また、培養細胞へのテラヘルツ光照射によって、アクチン繊維形成の促進が観察された。さらに、テラヘルツ光が細胞分裂影響を与えることも観察された。アクチン重合に影響を与える既存の化学物質との比較解析によって、このような効果がテラヘルツ光によるアクチン繊維の重合促進を介したものであることも示された。さらに、テラヘルツ光によるクロマチン機能への影響についても解析を行った。細胞へのテラヘルツ光照射により、いくつかの遺伝子の発現に変化が観察されたほか、DNA損傷修復への影響も観察されたことから、今後さらにこれらについての解析を行う予定である。
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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
テラヘルツ光照射の条件を変えることで水溶液中のアクチン繊維形成への効果を解析できることが示された。さらに、培養細胞へのTHz光照射によってアクチン繊維形成における変化、ゲノム機能における変化が検出され、こちらについても詳細な解析に進行することが可能となった。一部、新型コロナ感染症の影響で予定してた測定ができなかった部分もあるが、以上より、本研究はおおむね順調に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
アクチン水溶液に対するテラヘルツ光照射の実験系が確立できたことから、今後はさらにこの実験系での解析を進めるほか、ヒストン水溶液を用いた解析も進める。さらに、細胞へのテラヘルツ光照射影響については、遺伝子発現変化の網羅的な解析なども計画してる。さらに、テラヘルツ光を照射した細胞の分化や遺伝子初期化についても解析を行うことにより、本技術の応用展開も図る。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症対策の目的で、研究分担者の施設への訪問が一部制限されたため、一部の実験を次年度に行うことになった。また、THz光照射により抗がん剤(DNA損傷試薬）の効果が変化するという、予想外の興味深い現象が観察され、その効果の再現性確認に時間をかけたため、一部の実験を次年度に行うことになった。次年度使用額については、一般試薬類、細胞培養試薬類、プラスチック器具類などの消耗品のために使用する計画である。
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Research Products
(22 results)
