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DNA高次構造と遺伝子活性のON/OFFスイッチング:実験・理論・計算による探求

研究課題

研究課題/領域番号 17K05615
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関同志社大学

研究代表者

剣持 貴弘  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (10389009)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード長鎖DNA / 遺伝子発現活性 / 高次構造転移 / DNA一分子観察 / 蛍光顕微鏡 / ポリアミン / DNA高次構造転移 / DNA高次構造 / 遺伝子発現 / 生体ポリアミン / 対イオン凝縮 / イオン交換過程 / ゲノムサイズDNA / 生物物理
研究成果の概要

本研究によって、長鎖DNAの高次構造転移が遺伝子発現活性に直接的に寄与することを明らかにした。すなわち、長鎖DNAが凝縮する直前のDNAセグメントの平行配列が多い構造が最も遺伝子活性が促進され、さらに凝縮度が進んだ硬く折り畳まれた状態で遺伝子活性が完全に阻害されることを明らかにした。本研究の結果から、長鎖DNAの高次構造転移が遺伝子発現活性のON/OFFスイッチング機構の働きをすることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、長鎖DNAの高次構造転移が遺伝子発現活性にどのように寄与しているのかについては明らかにされいなかったが、本研究によって、DNA高次構造転移が遺伝子発現活性のON/OFFスイッチング機構として働くことを明らかにした。本研究で明らかとなった知見は、がんの発生メカニズムなど、生命科学および医学の基礎的な知見となることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] City University of New York(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Low-efficiency of gene expression with a long diamine is attributable to the effect on DNA zipping2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Tanaka, Chwen-Yang Shew, Yuko Yoshikawa, Takahiro Kenmotsu, Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 745 ページ: 137253-137259

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.137253

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Opposite effect of polyamines on In vitro gene expression: Enhancement at low concentrations but inhibition at high concentrations2018

    • 著者名/発表者名
      Kanemura Ai、Yoshikawa Yuko、Fukuda Wakao、Tsumoto Kanta、Kenmotsu Takahiro、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 3 ページ: e0193595-e0193595

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0193595

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 2価ポリアミンが引き起こす遺伝子発現の促進と抑制:アミノ基間の炭素鎖長の重要性2019

    • 著者名/発表者名
      田中寛子、Chwen-Yang SHEW、吉川祐子、剣持貴弘、吉川研一
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポリアミンによる遺伝子発現の促進・抑制の二面性: D NA 高次構造変化との相関2019

    • 著者名/発表者名
      北川智規、 西尾天志、吉川祐子、剣持貴弘、梅澤直樹 、 吉川研一
    • 学会等名
      ポリアミン学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Biphasic effect of polyamine, enhancement and inhibition, on gene expression in vitro: Experimental observation and theoretical modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kenmotsu, Yuko Yoshikawa, Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      BIT’s 9th World Gene Convention-2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ouble-strand breaks in genome-size DNA caused by photo-irradiation, gamma-rays and ultrasound2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kenmotsu, Yue Ma, Moe Usui, Yuko Yoshikawa, Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多価カチオンによるDNAの折り畳み転移:2価と3価の拮抗的作用の謎に迫る2018

    • 著者名/発表者名
      剣持 貴弘,吉川 祐子,吉川 研一
    • 学会等名
      理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 種々のポリアミンによる遺伝子発現活性制御2018

    • 著者名/発表者名
      田中 寛子, 吉川 祐子, 梅澤 直樹, 剣持 貴弘, 吉川 研一
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Biphasic effect of polyamine, enhancement and inhibition, on gene expression in vitro: Experimental observation and theoretical modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kenmotsu, Yuko Yoshikawa, and Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      BIT’s 9th World Gene Convention-2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dual effect of polyamines on gene expression: Acceleration and inhibition2017

    • 著者名/発表者名
      Ai Kanemura, Yuko Yoshikawa, Takahiro Kenmotsu, Wakao Fukuda, Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Structure and function of DNA in the presence of linear-chain polyamines with a valency from 2+ to 5+2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Tanaka, Ai Kanemura, Yuko Yoshikawa, Naoki Umezawa, Takahiro Kenmotsu, Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝子発現におけるポリアミンの促進と阻害の二面性2017

    • 著者名/発表者名
      金村愛,吉川祐子,福田青郎,湊元幹太,剣持貴弘,吉川研一
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 同志社大学 生命医科学部 生命物理科学研究室

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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