| 研究課題/領域番号 |
19K06576
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鈴木 誠 東北大学, 多元物質科学研究所, 名誉教授 (60282109)
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| 研究分担者 |
鎌形 清人 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90432492)
最上 譲二 東北大学, 工学研究科, 助教 (70713022)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | DNAタンパク質相互作用 / DNA水和 / 誘電分光水和解析 / ラマン分光水和解析 / OH stretch band / cooperative vibration / 水分子間協同振動モード / ハイパーモバイル水 / DNA結合タンパク質 / １次元拡散係数 / p53 / タンパク質溶媒間相互作用 / 誘電緩和分光 / ラマン分光 / 水和自由エネルギー / がん抑制タンパク質 / hyper-mobile water / diffusion constant / protein-DNA affinity / intermolecular force |
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| 研究開始時の研究の概要 |
がん抑制機能をもつp53蛋白質は、2重らせんDNA（dsDNA）上を拡散運動し標的配列と強く結合する。本研究ではDNA結合蛋白質とDNAとの結合と探索メカニズム解明に向けて、dsDNAの周りのHMW層の量をbuffer種等で制御したときのp53とdsDNA結合定数測定への影響を実験と計算で調べ、さらに１分子測定によるdsDNA上のp53の１次元拡散係数に及ぼすハイパーモバイル水（HMW）の効果について明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
蛋白質分子とDNAの結合は水中の分子間相互作用である。静電力やファンデルワールス力はその主役であり水の性質に依存する。ここではDNA周りの水が純水の性質と異なるかを調べた。研究には高分解能マイクロ波誘電分光と高分解能ラマンOH伸縮バンド分光法と分子動力学(MD)計算法を使用した。誘電分光によりdsDNAの周りには純水より配向応答が速い水と遅い水の層が検出され、ラマン分光から純水のOH伸縮バンドより低波数側に多数の水分子の協同振動バンドを検出した。この新バンドとMD計算によりDNAの10倍以上の体積の水が純水と異なる特性がわかった。今後DNA蛋白質結合や分子認識の更なる理解につながるだろう。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究は、dsDNA鎖上をガン抑制蛋白質p53の１次元拡散係数が溶液内のMgやCaイオンの添加により高まるとの論文に興味を持ち、DNA鎖が周りの水に与える影響とDNA周りの水への各イオンの影響を調べるこの研究を進めた。その結果これまで観測されたことのないDNA鎖周りの水の密度等性質が通常水と大きく異なることを高分解誘電とラマン分光法とMD計算で明らかにした。水の性質のDNA-蛋白質等分子間相互作用への影響は物理化学分野の課題であり、DNA関連生化学や医学薬学分野につながると思われる。
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