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分子クラウディング環境下で核酸が形成する構造と相互作用エネルギー因子の解明

Research Project

Project/Area Number 17760629
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

中野 修一  甲南大学, 先端生命工学研究所, 講師 (70340908)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords分子クラウディング / 温度ジャンプ法 / 塩基対形成速度 / 活性化エネルギー / リボザイム / RNA加水分解 / フォールディング / 水の活量 / DNA二重鎖構造 / ポリエチレングリコール / RNA加水分解反応 / データベース / 熱力学的安定性 / 金属イオン濃度
Research Abstract

本研究は、細胞内環境を模倣した分子クラウディング実験系を構築することで、in vitroとin cellの橋渡しとなるような核酸構造と熱力学的安定性のデータベースを構築し、細胞内の核酸の機能に関する知見を得ること目的としている。昨年度に得られた核酸構造と塩基対の熱安定性に対する分子クラウディング効果の知見を基に、平成18年度は二次構造形成速度とリボザイム反応に対する効果を調べた。温度ジャンプ法を用いてワトソン-クリック塩基対の形成速度と解離速度に対する分子クラウディング効果を定量的に明らかにし(Nucleic Acids Symp.Ser.2006,50,205-206)、さらに活性化エネルギーを算出することで、二次構造形成において核となる塩基対形成に関する重要な知見を得ることができた(Chem.Commun.2007,in press)。さらに、塩濃度変化に応答して二次構造が変化する核酸配列を用いることで、分子クラウディングは核酸の二次構造変化や実効塩濃度にはほとんど影響がないことも見出した(Nucleic Acids Res.,2007,35,486-494)。また、分子クラウディングはハンマーヘッド型リボザイムの活性を大きく向上させ(Nucleic Acids Symp.Ser.2006,50,81-82)、さらに興味深いことに、リボザイムのターンオーバーや活性構造のフォールディングまでもを促進させるという結果が得られた。この知見は、細胞内における高いリボザイム活性を説明するものと考えている。昨年度と今年度に得られた核酸構造やその熱力学的安定性、そして構造形成に関する相互作用データベースを考慮すると、核酸の構造安定性とその形成速度は水の活量の影響を大きく受け、分子クラウディングによってリボザイム活性構造のフォールディングが促進されるものと推察された。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results) Book (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Consecutive GC base pairs determine the energy barrier of a DNA duplex formation under molecular crowding conditions2007

    • Author(s)
      X.-B.Gu, S.Nakano, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Chem. Commun. (In press)

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    • Author(s)
      S.Nakano, T.Kirihata, S.Fujii, H.Sakai, M.Kuwahara, H.Sawai, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 35

      Pages: 486-494

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  • [Journal Article] The effect of the structure of cosolutes on the DNA duplex formation2006

    • Author(s)
      X.-B.Gu, S.Nakano, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp. Ser. 50

      Pages: 205-206

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  • [Journal Article] Recognition of the base pair-mimic nucleosides by DNA polymerases2006

    • Author(s)
      S.Nakano, Y.Uotani, Y.Sato, H.Oka, K.Uenishi, M.Fujii, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp. Ser. 50

      Pages: 201-202

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  • [Journal Article] The roles of cosolutes on the hammerhead ribozyme activity2006

    • Author(s)
      H.Karimata, S.Nakano, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp. Ser. 50

      Pages: 81-82

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  • [Journal Article] A DNA duplex with extremely enhanced thermal stability based on controlled immobilization on gold nanoparticles2006

    • Author(s)
      K.Akamatsu, M.Kimura, Y.Shibata, S.Nakano, D.Miyoshi, H.Nawafune, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nano Lett. 6(印刷中)

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      S.Nakano, Y.Uotani, K.Uenishi, M.Fujii, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 33

      Pages: 7111-7119

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      T.Kirihata, S.Nakano, S.Fujii, M.Matsumoto, M.Kuwahara, H.Sawai, N.Sugimoto
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp.Ser. 49

      Pages: 241-242

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    • Publisher
      日本生物物理学会
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      杉本直己, 中野修一
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      東京化学同人
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      7
    • Publisher
      メディカルドゥ
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      中野修一, 杉本直己
    • Publisher
      生物物理学会誌(印刷中)
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 標的RNAを加水分解する方法および加水分解剤2006

    • Inventor(s)
      中野修一, 狩俣寿枝, 杉本直己
    • Industrial Property Rights Holder
      富士写真フイルム株式会社
    • Filing Date
      2006-02-17
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      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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