| 研究領域 | 核酸構造による生物種を超えた多元応答ゲノムの機構の解明 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05109
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
建石 寿枝 甲南大学, 先端生命工学研究所, 准教授 (20593495)
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| 研究分担者 |
鶴岡 孝章 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (20550239)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
40,950千円 (直接経費: 31,500千円、間接経費: 9,450千円)
2023年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2022年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2021年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
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| キーワード | 核酸構造 / 擬似細胞内環境 / 非二重らせん核酸 / 定量的解析 / 細胞内分子環境評価系 / データベース / 核酸非二重らせん構造 / 細胞内分子環境モデル / 遺伝子発現 / 多元応答機構 / 多元応答ゲノムバンク（DiR-GB） / 細胞内環境評価系 / 熱力学的解析 / 多元応答ゲノムバンク |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本学術変革領域で、環境に応答して変動する核酸の構造に依存した遺伝子の発現調節（多元応答）に焦点を当て、生命の遺伝情報を担うゲノムの高次機能としての「多元応答ゲノム」の分子機構があらゆる生物種で成立することを明らかにする。そのため、本計画研究（A02班）では、細胞内の環境に応答したゲノムの高次構造を物理化学的手法により解析し、細胞内での核酸構造制御機構を解明する。さらに、これらのデータとA01、A03班から得られる遺伝子発現変化のデータと核酸構造変化の相関を解析し、ゲノムの一次配列から多元応答に関与する核酸構造を予測できる多元応答ゲノムバンク（DiR-GB）を構築することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、核酸の構造を介した遺伝子発現機構「多元応答ゲノム」の解明を目指す。そのために、我々は細胞内環境評価系を構築し、細胞内でのG-四重らせん形成機構を明らかにした（J. Am. Chem. Soc (2024)）。さらに、G-四重らせんによる遺伝子発現制御を解析し（J. Am. Chem. Soc(2021)）、遺伝子発現に重要な核酸構造(DNA/RNAのハイブリット、RNA構造)の形成や安定性を予測できるパラメータを開発した（J. Am. Chem. Soc(2023), Nucleic Acids Res.(2023)）。また、植物中の四重らせん形成や遺伝子発現制御機構も解析できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、生物種の分類枠組みを超えて、核酸構造を物理化学的に解析し、環境変化に応じて変化する核酸構造（多元応答）を予測するための基礎的な知見を得ることができた。これらのデータと様々な生物種のゲノム情報を集約し、遺伝子発現に関わる核酸構造のデータベース、多元応答ゲノムバンク（Dir-GB）を構築した。今後、Dir-GBを活用し、様々な生物の遺伝子発現を制御することができれば、ヒトを対象とした新規の創薬指針、植物を対象としたゲノム編集を用いない品種改良の指針などを得ることができ、医工学、農学などの幅広い分野に発展的に展開できると期待される。
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