• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

水を舞台とするDNAの高次構造相転移

研究課題

研究課題/領域番号 16041225
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

吉川 研一  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80110823)

研究分担者 瀬戸 秀紀  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60216546)
北畑 裕之  京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20378532)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2005年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
2004年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
キーワードDNA凝縮転移 / 水溶媒 / 荷電高分子鎖 / 多様な秩序構造 / 単分子観測 / クロマチン / DNA / 荷電高分子 / 高次構造 / 相転移 / 静電相互作用 / ミクロ相分離 / 折り畳み転移 / キラル選択性
研究概要

数十kbp(キロ塩基対)以上のサイズのDNA分子は、膨潤したコイルと折り畳まれたコンパクトな凝縮状態との間で、密度差が数万倍に及ぶ不連続な転移(一次相転移)を示すことを見出し、系統的な研究を進めてきている。特に最近、我々のDNA単一分子計測の実験より、3-4価の多価カチオン存在下において温度の上昇により折り畳み転移が促進されることが明らかになった。これは、折り畳み転移がエントロピーを大きくさせていることを意味しており、水溶媒ならではの特殊性が現れていることを示している。DNAにとって水は良溶媒であるので、その温度依存性は全く異なるメカニズムによると考えられる。そこで、これまでの単一分子鎖の構造転移に関する実験を更に展開するとともに、水媒質の特異性を取り入れた理論的なモデルを作り上げることを目的として次の研究を進めた。
1.水溶液の誘電率を変化させながらDNA凝縮転移に関する実験を行うことにより、DNAの凝縮転移が起こる際にDNA分子鎖の負電荷の約87〜88%が中和されていることが明らかになった。また、水溶液中に含まれるカチオンのイオン半径が大きく寄与していることも明らかになった。すなわち、原子番号の大きいカチオンの方がイオン半径が大きいためPNAとの結合能は小さくなると考えられるが、実際には、水和により実効的なイオン半径が逆転するため原子番号が小さいカチオンの方がDNAとの結合能が小さくなる。その結果、原子番号の大きいカチオンの方がDNAの凝縮能が高くなると考えられる。
2.真核細胞の中では、DNAはヒストンと結合しクロマチンと呼ばれる複合体を形成して存在している。そこで、正電荷を帯びたナノ粒子をヒストンに見立てて、DNAとナノ粒子との複合体の形成に関して実験を行った。その結果、ナノ粒子を加えることによって、DNAはより凝縮しやすくなることを明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Elongation/compaction of giant DNA caused by depletion interaction with a flexible polymer.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Kojima, K.Kubo, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 124

      ページ: 24902-24902

    • NAID

      120000896058

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dielectric control of counter-ion-induced single-chain folding transition of DNA2005

    • 著者名/発表者名
      D.Baigl, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 88

      ページ: 3486-3493

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Na^+ Shows a Markedly Higher Potential than K^+ in DNA Compaction in a Crowded Environment2005

    • 著者名/発表者名
      A.A.Zinchenko, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 88

      ページ: 4118-4123

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] DNA-Templated Silver Nanorings2005

    • 著者名/発表者名
      A.A.Zinchenko, K.Yoshikawa, D.Baigl
    • 雑誌名

      Advanced Materials 17

      ページ: 2820-2823

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Compaction of Single-Chain DNA by Histone-Inspired Nanoparticles2005

    • 著者名/発表者名
      A.A.Zinchenko, K.Yoshikawa, D.Baigl
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 95

      ページ: 228101-228101

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Why is the compact state of DNA preferred at higher temperature? Folding transition of a single DNA chain in the presence of a multivalent cation2005

    • 著者名/発表者名
      T.Saito, T.Iwaki, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Europhysics Letters 71

      ページ: 304-310

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Rings-on-a-string chain structure in DNA2005

    • 著者名/発表者名
      N.Miyazawa, T.Sakaue, K.Yoshikawa, R.Zana
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 122

      ページ: 44902-44902

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] DNA Compaction by Divalent Cations : Structural Specificity Revealed by the Potentiality of Designed Quaternary Diammonium Salts2004

    • 著者名/発表者名
      A.A.Zinchenko, K.Yoshikawa, et al.
    • 雑誌名

      ChemBioChem 5

      ページ: 360-368

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Competition between compaction of single-chains and bundling of multiple chains in giant DNA molecules2004

    • 著者名/発表者名
      T.Iwataki, S.Kidoaki, T.Sakaue, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 120

      ページ: 4004-4011

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Stereoisomeric Discrimination in DNA Compaction2004

    • 著者名/発表者名
      A.A.Zinchenko, K.Yoshikawa, et al.
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition 43

      ページ: 2378-2381

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Counterion-mediated intra-chain phase segregation on a single poly-electrolyte chain2004

    • 著者名/発表者名
      T.Iwaki, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Europhysics Letters 68

      ページ: 113-119

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Spontaneous rhythmic motion of a polymer chain in a continuous-wave laser field2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kitahata, H.Mayama, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physics Review E 70

      ページ: 21910-21910

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Nano Structures and Origanization of Compacted Single Chains of Polyelectrolytes2006

    • 著者名/発表者名
      A.A.Zinchenko, B.Damien, K.Yoshikawa(分担執筆)
    • 総ページ数
      38
    • 出版者
      American Scientific Publishers
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

URL: 

公開日: 2004-04-01   更新日: 2018-03-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi