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2022 Fiscal Year Annual Research Report

ヒト生細胞中における核酸の構造と相互作用を解析するインセルNMR法の開発と応用

Publicly Offered Research

Project AreaBiophysical Chemistry for Material Symbiosis
Project/Area Number 21H05519
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

片平 正人  京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Keywords細胞内環境 / テロメア / 4重鎖 / シャペロン
Outline of Annual Research Achievements

4重鎖構造を形成するテロメアDNAをSLO法によってヒト生細胞に導入し、核酸塩基対の開閉のダイナミクスをインセルNMR法により解析した。塩基のイミノプロトンと水との化学交換の速度を生細胞中で求め、ダイナミクスに関する情報を得た。なお、測定中はバイオリアクターによって細胞に栄養を供給し続ける事で、細胞を良好な状態に保った。比較の為、試験管中においても交換速度を求め、ダイナミクスに関する情報を得た。その結果、生細胞中においては、核酸塩基対が開く頻度が試験管中よりも高い事が分かった。また、ヘアピン構造を形成する核酸に関しても、同様な解析を行った。なお、ヘアピン構造におけるステム部分は、2重鎖核酸構造をミミックするものと見なす事ができる。ヘアピン構造のステム部分に関しても、生細胞中においては核酸塩基対が開く頻度が試験管中よりも高い事が分かった。細胞中の塩基性タンパク質との非特異的な相互作用が、塩基対が開く頻度の情報を引き起こしている事も分かった。核酸塩基対が頻繁に開く事で、核酸の構造遷移やタンパク質による認識が促進されている事が考えられる。今回得られて新しい知見は、基本的な生命現象の理解の一助となると思われる。
また、核酸分子における鎖交換反応を促進する分子シャペロンに関しても、核酸の塩基のイミノプロトンと水との化学交換の速度を求め、ダイナミクスに関する情報を得た。その結果、この分子シャペロンが鎖交換反応を促進するメカニズムに関するヒントを得る事ができた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Detection of interaction between an RNA aptamer and its target compound in living human cells using 2D in-cell NMR2023

    • Author(s)
      Eladl Omar、Yamaoki Yudai、Kondo Keiko、Nagata Takashi、Katahira Masato
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 59 Pages: 102~105

    • DOI

      10.1039/D2CC05576G

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Shedding light on the base-pair opening dynamics of nucleic acids in living human cells2022

    • Author(s)
      Yamaoki Yudai、Nagata Takashi、Kondo Keiko、Sakamoto Tomoki、Takami Shohei、Katahira Masato
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 7143

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34822-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Structure, base pair opening/closing dynamics and in-teractions with ligands of nucleic acids in living human cells, as revealed by in-cell NMR2022

    • Author(s)
      Masato Katahira
    • Organizer
      29th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structure, base pair opening dynamics and interaction with Tat of DNA/RNA in living human cells as revealed by in-cell NMR,2022

    • Author(s)
      Masato Katahira
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 片平研究室

    • URL

      http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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