Development of molecules that control gene networks and their application to cells

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04705
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: SUGIYAMA Hiroshi 京都大学, 高等研究院, 研究員 (50183843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 板東 俊和 京都大学, 理学研究科, 准教授 (20345284) ; ナマシヴァヤム パンディアン 京都大学, 高等研究院, 講師 (20625446)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: ケミカルバイオロジー / 生物有機化学

Outline of Final Research Achievements

If we can elucidate the gene expression mechanism mediated by the nucleosome network at the molecular level, we can expect its application to biofunctional molecular research. The research and development representative succeeded in visualizing the dynamics of gene expression centered on nucleosomes using DNA origami-AFM measurement technology. Furthermore, we developed cyclic polyamide molecules and chlorambucil polyamide molecules as functional molecules to control gene expression networks, and analyzed and evaluated them in cultured human cancer cells and mice with Huntington's disease. We believe that the results obtained through this research have enabled us to successfully elucidate biological phenomena using nanoscale molecular arrangement and single molecule analysis, and have established a technological foundation for the creation of functional molecules.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遺伝子発現はヌクレオソーム中のヒストンや核酸塩基の化学修飾よって制御され、ヌクレオソーム間の距離や配向によってクロマチンの高次構造が形成される。分子レベルの解像度のクロマチン構造の動態や反応機構の詳細は解明されておらず、研究代表者らが分子科学の立場からナノスケールでの遺伝子発現機構の解明と機能分子による制御技術の開拓を行ったことに、学術的な意義があると考える。本研究で得られた遺伝子発現制御技術に関する知見は、大学研究機関や企業へ広がっており、核酸領域研究に関連する新概念の創出や将来的な医薬品分野への発展の可能性が見込まれている。