対イオンによるDNAの局所構造変化がタンパク質との相互作用や凝集に及ぼす影響

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25330338
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 谷川 雅人 大分大学, 医学部, 教授 (90332890)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩城 貴史 大分大学, 医学部, 助教 (60416419)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 分子動力学 / DNA / 円偏光二色性 / ストップトフロー測定 / 対イオン / DNA凝集 / DNA間相互作用 / 熱安定性

Research Abstract

H25年度では、実験ではDNAの局所的構造変化の円偏光二色性（CD）ストップトフローによる実験として、イオン強度およびイオン種変化時のDNAのCDの経時測定による局所的構造変化観察を行った。イオン強度やイオン種によるDNA凝集への影響は、当初考えていたより遙かに大きく、また温度依存性も考慮することによりさらに興味深い結果を得ることができた。この結果を詳細に解析するため、新たに大分大学医学部物理学講座岩城貴史氏が加わった。当初は実験結果をコンピュータシミュレーションにより解析する予定であったが、これに加えて理論的解析を行うことが可能となった。現在は、得られた現象を全て説明できる理論を作成すべく、実験データと理論に基づいたシミュレーションを比較検討などを行っている。
また、分子動力学計算では、amberおよびgromacsを用いて、様々な条件を変え、分子力場の検討を行っている。ふさわしい計算規模（分子数）や周期境界条件などのパラメーターなど必要な条件が整いつつあるので、これらを用いた結果と理論に基づいたシミュレーション結果を比較している。今後はさらに長い時間の計算を行い、実験データとの直接比較を行う予定である。
さらに、相補的なＤＮＡオリゴマー同士の二重鎖形成過程やDNAと金微粒子やデンドリマーとの相互作用についても温度を変えながら、ストップトフロー測定を行うことにより、これまで報告されていない動的過程をとらえることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CD測定実験については、当初の予定したものは全て測定でき、さらに実験が進むことで必要になった温度依存性なども測定した。分子動力学計算については、予定しいた計算やパラメーターの決定などを行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定に加えて、理論的解析を行い、短時間の分子動力学計算と比較的長い時間のCD（円偏光二色性）測定の両者の比較をより詳細に行うようにする。また、温度を様々に変えた実験を行い、DNA凝集が高温でおこりやすくなることについての理論的解析なども行う。