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核内環境を模したDNA上におけるp53の標的配列探索機構:一分子観察による解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J11761
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関東北大学

研究代表者

SUBEKTI Dwiky  東北大学, 多元物物質科学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードSub-millisecond imaging / p53 / encounter complex / Single Molecule / protein-DNA interaction / Fluorescence imaging / Sub-millisecond Imaging
研究開始時の研究の概要

Using a newly developed Single Molecule Fluorescence Microscopy with sub-millisecond time-resolution, this study investigates the target search mechanism and obstacle avoidance mechanism of tumor suppressor protein p53 in nuclear mimicking condition. The nuclear mimicking condition is achieved by preparing DNA-histone complex array designed to mimic chromatin (tightly compacted DNA), partially unwrapped DNA, and fully unwrapped DNA.

研究実績の概要

In FY 2020-2021, I continued my research on imaging of p53 diffusion dynamics along DNA using a sub-millisecond single-molecule fluorescence microscope (SMFM). As reported in the previous year, I conducted the imaging under various salt concentration ranging from 25 mM KCl up to 150 mM KCl. Under the varying salt concentration, I found that p53 consistently exhibits two different binding modes corresponding to two different distribution of its binding lifetime. >88% of p53 molecules observed exhibited a very short binding with the lifetime of 2-3 ms, I refer to this population as transient binding. The remaining 12% binds DNA more stably and exhibit jumps and 1D diffusion. The result discussing the transient binding, jump, and 1D diffusion were summarized and published in Sci. Rep. 10, 13697 (2020).
In addition, I also conducted experiments using different p53 mutants with truncated C-terminal domain (CoreTet-p53) and truncated core domain (TetCT-p53). At 125 mM KCl concentration, The residence time distribution showed a double exponential decay. The time constants were 2.053 ± 0.009 ms (98% ± 1%) and 15.1 ± 0.4 ms (2% ± 1%), respectively. As a reference, the residence time distribution of full-length p53 (FL-p53) under the same condition demonstrated a similar double exponential decay with time constants of 1.70 ± 0.12 (96%± 3%) and 20.7 ± 2.7ms (4% ± 2%). The result suggests that CT domain are important in the formation of transient binding and that the core domain stabilizes the long-lived complex. This result was summarized in BBRC Vol. 534, 21-26. (2021).

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The disordered DNA-binding domain of p53 is indispensable for forming an encounter complex to and jumping along DNA2021

    • 著者名/発表者名
      Graha Subekti Dwiky Rendra、Kamagata Kiyoto
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 534 ページ: 21-26

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.12.006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transient binding and jumping dynamics of p53 along DNA revealed by sub-millisecond resolved single-molecule fluorescence tracking2020

    • 著者名/発表者名
      Subekti D. R. G., Murata A., Itoh Y., Takahashi S., Kamagata K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 13697-13697

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70763-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How p53 molecules solve the target DNA search problem2020

    • 著者名/発表者名
      Kamagata, K., Itoh, Y., Subekti, D.R.G.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 号: 3 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3390/ijms21031031

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] がん抑制タンパク質p53はどのように標的DNA配列探索問題を解いているのか?2019

    • 著者名/発表者名
      鎌形 清人、伊藤 優志, Dwiky Rendra Graha Subekti
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 74 号: 7 ページ: 472-475

    • DOI

      10.11316/butsuri.74.7_472

    • NAID

      130007761032

    • ISSN
      0029-0181, 2423-8872
    • 年月日
      2019-07-05
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Transient binding and non-rotational coupled motion of p53 revealed by sub-millisecond resolved single-molecule fluorescence tracking2020

    • 著者名/発表者名
      Dwiky Rendra Graha Subekti, Agato Murata, Yuji Itoh, Satoshi Takahashi,and Kiyoto Kamagata
    • 学会等名
      Biophysical Society Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of Tumor Suppressor p53 Search Dynamics using Sub-millisecond Resolved Single-molecule Fluorescence Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Dwiky Rendra Graha Subekti, Agato Murata, Yuji Itoh, Satoshi Takahashi, and Kiyoto Kamagata
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Observation of Tumor Suppressor p53 Search Dynamics using Sub-millisecond Resolved Single-molecule Fluorescence Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Dwiky Rendra Graha Subekti, Agato Murata, Yuji Itoh, Satoshi Takahashi, and Kiyoto Kamagata
    • 学会等名
      第19回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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