特殊な分子環境で行われる核酸の分子認識と構造形成の解明

• 研究課題/領域番号: 19760557
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 中野 修一 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (70340908)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,720千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 420千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2007年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: 分子クラウディング / ポリエチレングリコール / 金属イオン / DNA構造 / ヘアピン構造 / ハンマーヘッドリボザイム / 結合エネルギー / 核酸 / i-motif構造 / 機能性核酸 / 構造安定性 / 細胞内分子環境 / Z型構造 / リボザイム / PEG / ヘアピンDNA / ポリアミン / 塩基性ペプチド

研究概要

バイオテクノロジーではDNAが様々な状況下で利用されるが、細胞やバイオチップ表面という特殊な環境下でDNAの機能をいかに高めるかがバイオテクノロジーを成功に導く要である。本研究では、周辺環境がDNAとRNAに大きな影響を与え、特殊な環境下では遺伝子発現の制御に関わるDNA構造体が形成されることや、RNAの酵素活性が向上することなどが見出された。この成果は、バイオテクノロジーで利用されるDNAとRNAの設計に役立つことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular crowding of the cosolutes induces an intramolecular i-motif structure of triplet repeat DNA oligomers at neutral pH. (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Rajendran, S. Nakano, N. Sugimoto
  • 雑誌名: Chem. Commun. 46 ページ: 1299-1301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular crowding of the cosolutes induces an intramolecular i-motif structure of triplet repeat DNA oligomers at neutral pH (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Rajendran, S.Nakano, N.Sugimoto
  • 雑誌名: Chem.Commun. 46 ページ: 1299-1301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facilitation of RNA enzyme activity in the molecular crowding media of cosolutes. (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, H.T. Karimata, Y. Kitagawa, N. Sugimoto
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 131 ページ: 16881-16888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facilitation of RNA enzyme activity in the molecular crowding media of cosolutes (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nakano, H.T.Karimata, Y.Kitagawa, N.Sugimoto
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 16881-16888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics and energetics of the base flipping conformation studied with base pair-mimic nucleosides (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nakano, H.Oka, Y.Uotani, K.Uenishi, M.Fujii, N.Sugimoto
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 11304-11311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigations of the cation binding to nucleotides by monitoring the hairpin-duplex equilibrium of a self-complementary sequence (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nakano, H.Hirayama, N.Sugimoto
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp.Ser. 53 ページ: 519-520
• [雑誌論文] Conformation and the sodium ion condensation on DNA and RNA structures in the presence of a neutral cosolute as a mimic of the intracellular media. (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, L. Wu, H. Oka, H.T. Karimata, T. Kirihata, Y. Sato, S. Fujii, H. Sakai, M. Kuwahara, H. Sawai, N. Sugimoto
  • 雑誌名: Mol. BioSyst. 4 ページ: 579-588
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capture of cationic ligands bound diffusely to base pairs during the DNA refolding. (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, T. Kirihata, N. Sugimoto
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 700-702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation and the sodium ion condensation on DNA and RNA structures in the presence of a neutral cosolute as a mimic of the intracellular media (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, L. Wu, H. Oka, H. T. Karimata, T. Kirihata, Y. Sato, S. Fujii, H. Sakai, M. Kuwahara, H. Sawai. N. Sugimoto
  • 雑誌名: Mol. BioSyst 4 ページ: 579-588
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folding and activity of the hammerhead ribozyme facilitated by the molecular crowding by cosolutes (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, Y. Kitagawa, H. T. Karimata, N. Sugimoto
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser 52 ページ: 519-520
• [雑誌論文] DNAはなぜ二重らせん構造になるのか?-分子間相互作用と分子環境効果を考える- (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉本直己・中野修一
  • 雑誌名: 現代化学 450 ページ: 25-30
  • NAID: 40016203606
• [雑誌論文] Capture of cationic ligands bound diffusely to base pairs during the DNA refolding. (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, T. Kirihata, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 700-702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of polyethylene glycol on a DNA duplex stability differed by the NaCl concentration. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Karimata, S. Nakano, N. Sugimoto
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 80 ページ: 1987-1994
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of cationic molecules on the hairpin to duplex equilibria of self-complementary DNA and RNA oligonucleotides. (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, T. Kirihata, S. Fujii, H. Sakai, M. Kuwahara, H. Sawai, N. Sugimoto
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 35 ページ: 486-494
  • 査読あり
• [雑誌論文] Consecutive GC base pairs determine the energy barrier of DNA duplex formation under molecularly crowded conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: X. Gu, S. Nakano, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 2750-2752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration regulates thermodynamic stability of DNA structures under molecular crowding conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Karimata, S. Nakano, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 80 ページ: 1987-1994
  • 査読あり
• [学会発表] 生命分子の挙動に及ぼす分子環境の効果(3)核酸に対する分子環境効果を調べるためのモデル研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・平山英伸・北川雄一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 生命分子の挙動に及ぼす分子環境の効果(1)生体アニオン共存下におけるハンマーヘッドリボザイムの酵素活性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北川雄一・中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 生命分子の挙動に及ぼす分子環境の効果(2)ポリエチレングリコール存在下におけるRNAとカチオンの結合エネルギーの評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平山英伸・中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] RNAの機能に及ぼす中性溶質の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・北川雄一・平山英伸・杉本直己
  • 学会等名: 第32回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Investigations of the cation binding to nucleotides by monitoring the hairpin-duplex equilibrium of a self-complementary sequence. (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, H. Hirayama, N. Sugimoto
  • 学会等名: 第6回国際核酸化学シンポジウム(第36回核酸化学シンポジウム)
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] Investigations of the cation binding to nucleotides by monitoring the hairpin-duplex equilibrium of a self-complementary sequence (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・平山英伸・杉本直己
  • 学会等名: 第6回国際核酸化学シンポジウム(第36回核酸化学シンポジウム)
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] NanoBioNow(18) DNAのリン酸負電荷とカチオンのクーロン相互作用に対する定量的アプローチ (2009)
  • 著者名/発表者名: 北川雄一・中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第89会春季年会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Nucleic acid interaction revisited: Cation and water binding to nucleotides. (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第89会春季年会(アジア国際シンポジウム)
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] NanoBioNow(16)ヘアピンRNAの二次構造変化に及ぼすカチオンの静電相互作用の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平山英伸・中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第89会春季年会(アジア国際シンポジウム)
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] Nucleic acid interaction revisited : Cation and water binding to nucleotides (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第89会春季年会(アジア国際シンポジウム)
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 分子環境がもたらす核酸の機能化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 08-01バイオ高分子研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-09-27
• [学会発表] 分子クラウディング環境によってもたらされる核酸とカチオンの結合性の向上とその生物学的意義 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・桐畑俊正・平山英伸・杉本直己
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] ハンマーヘッドリボザイムの切断活性変化を利用したカチオンと共存核酸の結合の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北川雄一・中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] Molecular crowding effect on metal ion binding properties of the hammerhead ribozyme (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, Y. Kitagawa, H. T. Karimata, N. Sugimoto
  • 学会等名: 第5回国際核酸化学シンポジウム(第34回核酸化学シンポジウム)
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] Folding and activity of the hammerhead ribozyme facilitated by the molecular crowding by cosolutes (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, H. T. Karimata, Y. Kitagawa, N. Sugimoto
  • 学会等名: RNA2008
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2008-07-31
• [学会発表] DNA and RNA structures in the presence of a neutral cosolute. (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・Lei Wu・岡裕人・狩俣寿枝・桐畑俊正・佐藤雄一・藤井敏司・酒井宏・桑原正靖・澤井宏明・杉本直己
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Nucleic Acids
  • 発表場所: Newport, RI, USA
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] DNA and RNA structures in the presence of a neutral cosolute (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・Lei wu・岡裕人・狩俣寿枝・桐畑俊正・佐藤雄一・藤井敏司・酒井宏・桑原正靖・澤井宏明・杉本直己
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Nucleic Acids
  • 発表場所: Newport, RI, USA
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] NanoBioNow(8)二価金属イオン非存在下で起こるハンマーヘッドリボザイムの切断反応に対するPEGの分子クラウディングの影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北川雄一・狩俣寿枝・中野修一・杉本直己
  • 学会等名: 日本化学会第88春季年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Functional DNA materials controlled by surrounding conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本直己・三好大輔・中野修一・甲元一也・Z.-M. Wang・井上真美子・狩俣寿枝
  • 学会等名: IUPAC 3rd International Symposium on Novel Materials and Synthesis(NMS-III)
  • 発表場所: 上海、中国
• [図書] 第一節DNAチップの基礎1ハイブリダイゼーション, バイオチップ実用化ハンドブック(金子周一、堀池靖浩監修) (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉本直己・中野修一
  • 出版者: エヌティーエス
• [図書] シングルセル解析の最前線(神原秀記、松永是、植田充美監修) (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・杉本直己
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] シングルセル解析の最前線生体シグナル解析用の機能性核酸センサーの定量的デザイン (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・杉本直己
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: シーエムシー
• [図書] Bottom-up Nanofabrication: Supramolecules, Self-Assemblies, and Organized Films (Eds. By K. Ariga and H.S. Nalwa) (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, N. Sugimoto
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [図書] Bottom-up Nanofabrication : Supramolecules, Self-Assemblies, and Organized Films Chapter 8.Energy of Nucleic Acid Self-Assemblies : From Sequence to Function through Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野修一・杉本直己
  • 総ページ数: 25
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [備考]
  • URL: http://www.konan-first.jp/database/search.php
• [備考]
  • URL: http://www.konan-first.jp/database/search.php
• [備考]
  • URL: http://www.konan-first.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.konan-fiber.jp/
• [備考]
  • URL: http://fiber.konan-u.ac.jp/