2015 Fiscal Year Research-status Report
遺伝子複製速度を制御するDNA高次構造と化学環境の効果
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26410188
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
高橋 俊太郎 甲南大学, 先端生命工学研究所, 講師 (40456257)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | DNA / 複製 / グアニン四重鎖 / 分子クラウディング / i-motif |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではDNA複製反応の経時的な観察を行い、鋳型核酸の安定性および周囲の分子環境によって複製速度が制御されるメカニズムを定量的に解明することである。平成27年度は鋳型DNAの熱力学的安定性と複製反応の相関性を定量的に解析することを中心に研究を推進した。その結果、Klenow FragmentによるDNA複製反応速度は鋳型核酸のもつ熱力学的安定性（-ΔG）が大きくなるにつれ低下する事が観察された。興味深いことに、複製速度の熱安定性依存性は鋳型DNAが形成する二次構造のトポロジーに大きく依存した。特に、シトシンリッチな配列が形成するi-motif構造は、グアニン（G）リッチな配列からなるG四重鎖構造と比較して複製速度を大きく低下させた。また、G四重鎖構造でもパラレル型の方がアンチパラレル型の方が複製速度を低下させる影響は大きかった。
高次構造を持つ鋳型核酸の複製反応における分子環境の影響についても検討し、ポリエチレングリコール存在下で変化するG四重鎖のトポロジー変化によって複製速度が大きく変化することも見出した。さらに圧力の影響を検討し、圧力によってG四重鎖が不安定化する一方、i-motif構造が安定化することを明らかにし、論文発表した。この知見を基に、現在複製反応に対する圧力効果の定量的解析を進めている。
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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
複製反応における鋳型DNAの高次構造の影響は定性的には知られていたが、定量的な解析はこれまでほとんどなかった。本研究において複製速度と高次構造の熱力学的安定性が定量的に相関付けられただけでなく、そのトポロジー依存的な速度差があることが見出されたことは、これまで未知であった核酸高次構造のトポロジーの生化学的意義に迫るに極めて重要な知見である。以上から研究課題に対する進捗は現在までのところ順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
DNA複製反応のリアルタイム解析法の開発を行い、スループット性をあげた解析手法の開発に取り組む。また、核酸の高次構造形成速度に関しても知見を得るために、ストップトフロー解析などを行い、得られた速度定数を複製速度と関連性があるか評価する。さらにG四重鎖やi-motif構造に対して結合する低分子化合物やタンパク質が存在する際の影響を定量的に解析する。
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| Causes of Carryover |
論文発表用の英文校正の納品が遅れたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
英文校正の支払を次年度に行う。
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