| 研究課題/領域番号 |
19K22903
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分63:環境解析評価およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鈴木 愛 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (40463781)
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| 研究分担者 |
安井 学 国立医薬品食品衛生研究所, 変異遺伝部, 室長 (50435707)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 水 / 8-オキソグアニン / DNA / 塩基配列 / 遺伝子損傷 / 量子化学計算 / 分子認識 / ＤＮＡ / 損傷 / B型DNA / 体温 / 量子ダイナミクス / 水和水 / 水和層 / 損傷DNA / 基質特異性 / 放射線影響 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトが放射線を浴びるとＤＮＡは損傷を受けるが、その損傷形態は一様ではなく、さらにＤＮＡを取り囲む体内の水和環境が内包するカチオン種も多様である.健康なＤＮＡ塩基配列に対し、既往の実験で提唱されている損傷が除去されるＤＮＡ塩基配列、損傷が残存してしまうＤＮＡ塩基配列の3次元構造を、分子夾雑な水和環境と共に大規模な量子ダイナミクスを適用し再現する. ＤＮＡヘリカル構造の骨格ゆがみと、塩基配列との相関を、塩基配列群を網羅的に解析する事で探る.基質-酵素間で誘導適合時に成立する基質特異性のメカニズムが、ＤＮＡと酵素間に塩基配列特異性として同様に当てはまる可能性を検証する.
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| 研究成果の概要 |
ＤＮＡに近接する第一水和水はＤＮＡ自体の構造維持や、外部から接近してくる酵素との仲介役を果たす。ＤＮＡ配列に固有の水和構造を担う水和水の分子配向が健康な塩基配列の時と損傷がある時とで如何に変容するかを、広範囲な量子ダイナミクスを適用して解析した。健康なＤＮＡ、損傷が除去される孤立損傷をもつＤＮＡ塩基配列、損傷が残存したままとなる連続損傷をもつＤＮＡ塩基配列のＤＮＡ鎖の骨格構造を比較解析した。損傷の有無でＤＮＡ鎖に対する水分子の配向は異なり水和水と構築する電位差が顕著なほど遠方から明瞭に認識できる損傷と考えられる。損傷周りの屈曲が有利な配列ほど損傷除去酵素との複合体形成に有利であると考えらえる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ＤＮＡの損傷除去や修復過程は、ＤＮＡ塩基配列固有の水分子の運動性や配向にも依存し修復時に酵素に密着する際の構造であるＤＮＡの屈曲性や損傷の除去率に影響すると考えられる。ＤＮＡの損傷がピンポイントでは無く広範囲に及ぶ場合、その損傷領域を一体として捉えることに意義があるため、必然的に計算領域も広範囲にわたり、周辺水分子も含めて原子数の多さ故に計算負荷も大きくなる。広範囲にわたる損傷の大きさをそのまま捉えながら無傷と比較検証するために高速な量子分子動力学法を適用することは生体構成分子に対する現実的な理論計算手法の適用という観点からも学術的な意義が大きい.
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