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DNA/RNAワールドをターゲットとする分子素材の基盤構造と機能設計

研究課題

研究課題/領域番号 12480177
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造生物化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

竹中 章郎  東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教授 (80016146)

研究分担者 関口 武司  いわき明星大学, 理工学部, 教授 (00108193)
研究期間 (年度) 2000 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2001年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2000年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
キーワードDNA / RNAワールド / 機能性核酸 / 損傷DNA / X線解析 / I-motif of G-quartets / 八重らせん構造 / 塩基対型平行二重らせん構造 / 塩基積層型二重らせん構造 / 平行二重らせん / 5-ホルミルウラシル / 5-ホルミルシトシン / シュードウリジン / マキシザイム / RNA / リボザイム / ヘアピンDNA / ロイシルtRNA合成酵素 / RNA結合タンパク質
研究概要

本研究は計画に従って着実に進展した。特異な性質をもつ種々のDNAフラグメントのX線解析では予想以上の成果を得た。配列(gcGXYZgc)の(XYZ)に変異を入れることによる構造変化と陽イオンの影響を調べた結果、XとYは4種類のどの塩基に置換しても塩基積層型二重らせん構造を採ることを、ZをA以外の塩基に置換すると塩基積層型二重らせん構造が採れなくなることを見出した。この事実は、50年前にWatsonとCrickが提案した塩基対型逆平行二重らせん構造とは全く異なる新しいタイプの構造が生理的条件下でも安定に存在しうるという衝撃を与えた。また、この二重らせん構造は陽イオンの種類によって、ヘキサミンコバルトイオンの存在下ではDNA鎖6本が会合したduplex-trimer(六重らせん構造)を、カリウムイオン存在下では塩基対型逆平行二重らせん構造を基盤にして八重らせん構造を造ることを発見した。さらに、この八重らせん構造はカリウムイオン濃度が少し高くなると四重らせん構造に開裂することも明らかにした。このような巨大な会合体は、最近のゲノム解析によって見出された特定配列の多リピートが造る構造である可能性も高い。たとえば、ヒトVNTRでは類似の配列が8回繰り返されている。このリピートが塩基積層型二重らせん構造を単位としてダブル・ギリシャ・キー・モチーフによって折れたたまれる可能性を提案した.アジア結晶学連合国際会議(豪ブルーム)と核酸化学シンポジウムおよび日本結晶学会年会で発表した結果,国際結晶学連合よりIUCr賞を受賞した.これらの発見をさらに発展させ、生物学的意義を確認するための構造研究を進める必要がある。

報告書

(5件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (73件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (73件)

  • [文献書誌] J.Kondo: "Crystal structures of a DNA octaplex with I-motif of G-quartets and its splitting into two quadruplexes suggest a folding mechanism of eight tandem repeats"Nucl.Acids Res.. 32. 2541-2549 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kondo: "X-Ray analyses of d(GCGAXAGC) containing G and T at X : the base-intercalated duplex is still stable even in point mutants at the fifth residue"J.Synchrotron Rad.. 1. 117-120 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sunami: "Structure of d(GCGAAAGC) (hexagonal form) : a base-intercalated duplex as a stable structure"Acta Crystallogr.D. 60. 90-96 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sunami: "Structures of d(GCGAAGC) and d(GCGAAAGC) (tetragonal form) ; switching of the partner of A:G pairs to form a G:AxA:G crossing"Acta Crystallogr.D. 60. 422-431 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.Adachi: "Crystal Structure of family GH-8 Chitosanase with subclass II specificity from Bacillus sp.K17"J.Mol.Biol.. (in press). (2004)

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  • [文献書誌] J.Kondo: "Beyond the 50th Anniversary of DNA Double Helix, New Types of DNA Strand Associations and Functions of Modified Bases"The Journal of Structural Biology Sakabe Project. 9. 1-9 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kondo: "The base-intercalated duplexes of d(GCGAXAGC) with mutation at X (X=G, T or C)"Nucleic Acids Res.Supplement. 3. 175-176 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kondo: "The octaplex structure of d(GCGAGAGC) with I-motif of guanine quartet, controlled by potassium concentration"Nucleic Acids Res.Supplement. 3. 223-224 (2003)

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  • [文献書誌] T.Sunami: "Crystal Structure of d(GCGAAAGCT) Containing a Parallel-stranded Duplex with Homo Base Pairs and an Anti-Parallel Duplex with Watson-Crick Base Pairs"Nucl.Acids Res.. 30. 5253-5260 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tsunoda: "Water mediated Dickerson-Drew-type crystal of DNA dodecamer containing 2'-deoxy-5-formyluridine"Biophys.Chem.. 95. 227-233 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Suzuki: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of the full size cubic core of pig 2-oxoglutarate dehydrogenase complex"Acta Crystallogr., D. 58. 833-835 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "X-Ray analysis of d(CGCGAATTXGCG)_2 containing 2'-deoxy-N^4-methoxycytosine residue at X : A characteristic pattern of sugar puckers in crystalline state of the Dickerson-Drew-type DNA dodecamers"Biophys.Chem.. 95. 69-77 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sunami: "Crystal Structure of d(GCGAAAGCT) Containing Parallel-stranded Duplex with Homo Base Pairs and Anti-Parallel Duplex with Watson-Crick Base Pairs"Nucleic Acids Res.Supplement. 2. 51-52 (2002)

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  • [文献書誌] T.Kobuna: "X-Ray Structure of d(CGAA), Parallel-Stranded DNA Duplex with Homo Base Pairs"Nucleic Acids Res.Supplement. 2. 179-180 (2002)

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  • [文献書誌] T.Sunami: "X-Ray Structure of d(GCGAAGC) ; Switching of Partner for G:A Pair in Duplex Form"Nucleic Acids Res.Supplement. 2. 181-182 (2002)

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  • [文献書誌] R.Yatsunami: "A novel chitosanase from Bacillus sp.strain K17 : Gene cloning and expression in Escherichia coli"Nucleic Acids Res.Supplement. 2. 227-228 (2002)

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  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "Crystallographic studies on damaged DNAs IV. N^4-methoxycytosine shows a second face for Watson-Crick base-pairing, leading to purine transition mutagenesis"Nucl.Acids Res.. 29. 3949-3954 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tsunoda: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of a DNA dodecamer containing 2'-deoxy-5-formyluridine ; what is the role of magnesium cation in crystallization of Dickerson-type DNA dodecamers?"Acta Crystallogr., D. 57. 345-348 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "Crystallographic Studies on Damaged DNAs, III. N^4-Methoxycytosine can form both Watson-Crick type and wobbled base pairs in a B-form duplex"J.Biochem.. 130. 9-12 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M Tsunoda: "X-Ray Analyses of DNA Dodecamers Containing 2'-Deoxy-5-formyluridine"Nucleic Acids Res.Supplement. 1. 279-280 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kondo: "X-Ray Analysis of d(GCGAACGC) ; Intra-Duplex and Inter-Duplex Hand-in-Pocket Motifs"Nucleic Acids Res.Supplement. 1. 199-200 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sunami: "X-Ray Analyses of d(GCGAAAGC) and d(GXGAAAGCT), where,X=2'-Deoxy-5-Iodocytidine"Nucleic Acids Res.Supplement. 1. 191-192 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kondo: "Crystallization, of the most active RNA-cleaving deoxyribozyme"Nucleic Acids Symposium Series. 44. 201-202 (2000)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "X-Ray analyses of two DNA dodecamers containing N^4-methoxycytosine paired with adenine or guanine"Nucleic Acids Symposium Series. 44. 239-240 (2000)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 安達 渉: "キトサナーゼの基質特異性と構造,キチン・キトサンの開発と応用"シーエムシー出版. 18 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.kondo, A.Takenaka: "Structural Biology"Beyond the 50th Anniversary of DNA Double Helix, New Type of DNA Strand Associations and Functions of Modified Bases. 19 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro Kondo: "Crystal structures of a DNA octaplex with I-motif of G-quartets and its splitting into two quadruplexes suggest a folding mechanism of eight tandem repeats."Nucl. Acids Res.. 32. 2541-2549 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wataru Adach: "Crystal Structure of family GH-8 Chitosanase with subclass II specificity from Bacillus sp. K17."J. Mol. Biol.. (in press). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro Kondo: "X-Ray analyses of d(GCGAXAGC) containing G and T at X : the base-intercalated duplex is still stable even in point mutants at the fifth residue."J Synchrotron Rad.. 11. 117-120 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoko Sunami: "Structure of d(GCGAAAGC) (hexagonal form): a base-intercalated duplex as a stable structure."Acta. Crystallogr., D. 60. 90-96 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoko Sunami: "Crystal structures of d(GCGAAGC) and d(GCGAAAGC) (tetragonal form); switching the partner of A : G pair to form a G : A×A : G crossing."Acta. Crystallogr., D. 60. 90-96 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro kondo: "Beyond the 50th Anniversary of DNA Double Helix, New Types of DNA Strand Associations and Functions of Modified Bases"The Journal of Structural Biology Sakabe Project. 9. 1-19 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro Kondo: "The base-intercalated duplexes of d(GCGAXAGC) with mutation at X (X=G, T or C)"Nucleic Acids Res. Supplement. 3. 175-176 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro Kondo: "The octaplex structure of d(GCGAGAGC) with I-motif of guanine quartet, controlled by potassium concentration, Nucleic Acids Res. Supplement 3, 223-224(2003)"Nucleic Acids Res. Supplement. 3. 223-224 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoko Sunami: "Crystal Structure of d(GCGAAAGCT) Containing a Parallel-stranded Duplex with Homo Base Pairs and an Anti-Parallel Duplex with Watson-Crick Base Pairs."Nucl. Acids Res.. 30. 5253-5260 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Tsunoda, Jiro Kondo, Naoko Karino, Yoshihito Ueno, Akira Matsuda, Akio Takenaka: "Water mediated Dickerson-Drew-type crystal of DNA dodecamer containing 2'-deoxy-5-formyluridine, Biophys. Chem., 95, 227-233(2002)"Biophys. Chem.. 95. 227-233 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kaoru Suzuki: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of the full size cubic core of pig 2-oxoglutarate dehydrogenase complex, Acta Crystallogr., D58, 833-835(2002)"Acta Crystallogr.. D58. 833-835 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "X-Ray analysis of d(CGCGAATTXGCG)_2 contain 2'-deoxy-N^4-methoxycytosine residue at X : A characteristic pattern of sugar puckers in crystalline state of the Dickerson -Drew-type DNA dodecamers."Biophys. Chem.. 95. 69-77 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoko Sunami: "Crystal Structure of d(GCGAAAGCT) Containing Parallel-stranded Duplex with Homo Base Pairs and Anti-Parallel Duplex with Watson-Crick Base pairs"Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 51-52 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomonori Kobuna: "X-Ray Structure of d(CGAA), Parallel-Stranded DNA Duplex with Homo Base Pairs"Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 179-180 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoko Sunami: "X-Ray Structure of d(GCGAAGC); Switching of Partner for G : A Pair in Duplex Form"Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 181-182 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Rie Yatsunami: "A novel chitosanase from Bacillus sp. strain K17: Gene cloning and expression in Escherichia coli."Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 227-228 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "Crystallographic studies on damaged DNAs IV. N^4-methoxycytosine shows a second face for Watson-Crick base-pairing, leading to purine transition mutagenesis"Nucl. Acids Res. 29. 3949-3954 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Tsunoda: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of a DNA dodecamer containing 2'-deoxy-5-formyluridine ; whatistheroleofmagnesium cation in crystallization of Dickerson-type DNA dodecamers?"Acta Crystallogr.. D57. 345-348 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "Crystallographic Studies on Damaged DNAs, III. N^4-Methoxycytosine can form both Watson-Crick type and wobbled base pairs in a B-form duplex."J. Biochem. 130. 9-12 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Tsunoda: "X-Ray Analyses of DNA Dodecamers Containing 2'-Deoxy-5-formyluridine"Nucleic Acids Res. Supplement. 1. 279-280 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro Kondo: "X-Ray Analysis of d (GCGAACGC); Intra-Duplex and Inter-Duplex Hand-in-Pocket Motifs."Nucleic Acids Res. Supplement. 1. 199-200 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoko Sunami: "X-Ray Analyses of d(GCGAAAGC) and d(GXGAAAGCT), where X=2'-Deoxy-5-Iodocytidine"Nucleic Acids Res. Supplement. 1. 191-192 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jiro Kondo: "Crystallization of the most active RNA-cleaving deoxyribozyme."Nucleic Acids Symposium Series. 44. 201-202 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Tofazzal Hossain: "X-Ray analyses of two DNA dodecamers containing N^4-methoxycytosine paired with adenine or guanine"Nucleic Acids Symposium Series. 44. 239-240 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kondo, S.Umeda, K.Fujita, T.Sunami, A.Takenaka: "X-Ray analyses of d(GCGAXAGC) containing G and T at X : the base-intercalated duplex is still stable even in point mutants at the fifth residue"J.Synchrotron Rad.. 11. 117-120 (2004)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sunami, J.Kondo, I.Hirao, K.Watanabe, K.Miura, A.Takenaka: "Structure of d(GCGAAAGC) (hexagonal form) : a base-intercalated duplex as a stable structure"Acta.Crystallogr.. D60. 90-96 (2004)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sunami, J.Kondo, I.Hirao, K.Watanabe, K.Miura, A.Takenaka: "Structures of d(GCGAAGC) and d(GCGAAAGC) (tetragonal form) ; switching of the partner of A : G pairs to form a G : A\A : G crossing"Acta.Crystallogr.. D60. 422-431 (2004)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Jiro kondo, Akio Takenaka: "Beyond the 50th Anniversary of DNA Double Helix, New Types of DNA Strand Associations and Functions of Modified Bases"Structural Biology. 9. 1-19 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kondo, S.Umeda, K.Fujita, T.Sunami, A.Takenaka: "The base-intercalated duplexes of d(GCGAXAGC) with mutation at X (X=Q, T or C)"Nucleic Acids Res.Supplement. 3. 175-176 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kondo, S.Umeda, T.Sunami, A.Takenaka: "The octaplex structure of d(GCGAGAGC) with I-motif of guanine quartet, controlled by potassium concentration"Nucleic Acids Res.Supplement. 3. 223-224 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 安達 渉, 中村 聡, 竹中章郎: "キトサナーゼの基質特異性と構造(キチン・キトサンの開発と応用)"シーエムシー出版. 18 (2004)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sunami, J.Kondo, T.Kobuna, I.Hirao, K.Watanabe, K.Miura, A.Takenaka: "Crystal structure of d(GCGAAAGCT) containing a parallel-stranded duplex with homo base pairs and an anti-parallel duplex with Watson Crick base pairs"Nucl Acids Res.. 30. 5253-5260 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tsunoda, J.Kondo, N.Karino, Y.Ueno, A.Matsuda, A.Takenaka: "Water mediated Dickerson-Drew-type crystal of DNA dodecamer containing 2'-deoxy-5-formyluridine"Biophys. Chem.. 95. 227-233 (2002)

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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