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光を用いたDNAメゾスコピック凝縮反応場の機能分析

研究課題

研究課題/領域番号 21K05108
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関電気通信大学

研究代表者

田仲 真紀子 (庄司 真紀子 / 田仲真紀子)  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (90397703)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードDNA / 電子移動 / 液晶 / 集合 / 集合体 / 凝縮場 / 相分離
研究開始時の研究の概要

DNAが集合し相分離を起こす条件には明らかとなっていない点が多く、DNAの凝縮した場がDNAの機能と性質に与える影響もまだ未解明である。そこで本研究では、DNA凝縮場の形成条件を検討し、相分離凝縮場でのDNAの電子移動と核酸塩基損傷特性の詳細について、光を用いて化学的アプローチにより解析する。DNAの機能に及ぼす凝縮場の影響を探索することで、細胞内での生体分子の状態と生体機能の維持についての理解に貢献することを目指す。

研究成果の概要

本研究では人工的に作成された分子混雑環境における二本鎖DNAの凝縮場の機能について、光を用いた化学的アプローチで分析した。ポリエチレングリコールによって作製した分子混雑環境下で、二本鎖DNAを液晶とし、このDNA凝縮場におけるDNAの電子移動特性評価したところ、集合することによってDNAを媒体とした電子移動効率が大幅に増大することが示唆された。さらにDNAの配列を変化させたところ、DNAが六角形プレート型に集合することを発見し、その構造と特性について明らかとした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DNAやタンパクの集合が、生命維持機能を担っていることが分子生物学分野の研究から明らかになってきたのはごく最近である。化学的なアプローチでこれまで主に希薄で均一な溶液中で研究されてきたDNAについても、凝縮体でどのような特性を示すようになるのかを調べる必要がある。本研究で得られた成果は、二本鎖DNAの凝縮場における電子移動特性の変化や塩基損傷への新たな知見を与え、またその凝縮体が周囲の環境によって形態を大きく変化させることを明らかにするなど、DNAの関わる生命現象を捉えなおす手がかりとなりうる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Various Forms of Self-Assembled DNA and Their Properties2023

    • 著者名/発表者名
      Tetsunao Makino, Makiko Tanaka
    • 雑誌名

      Accounts of Materials & Surface Research

      巻: 8 ページ: 107-115

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self‐Assembled Micro‐Sized Hexagons Built from Short DNA in a Crowded Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Makino Tetsunao、Nakane Daisuke、Tanaka Makiko
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 23 号: 22

    • DOI

      10.1002/cbic.202200360

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of DNA-mediated electron transfer using a hole-trapping nucleobase under crowded conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Taketomi Yuuki、Yamaguchi Yuuki、Sakurai Shunsuke、Tanaka Makiko
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 20 号: 10 ページ: 2043-2047

    • DOI

      10.1039/d1ob01669e

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 二本鎖DNAのマイクロメートルサイズのH型構造体への自己集合2024

    • 著者名/発表者名
      牧野 哲直, 田仲 真紀子
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Micro-sized liquid crystals composed of short double-stranded DNA2023

    • 著者名/発表者名
      Makiko Tanaka
    • 学会等名
      The 6th Asian Chemical Biology Conference (ACBC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-assembly of double-stranded DNA into hexagonal liquid crystal2023

    • 著者名/発表者名
      Makiko Tanaka
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) Bali
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子混雑環境下で形成する六角形DNA集合体の形成メカニズムの探索2023

    • 著者名/発表者名
      牧野 哲直, 田仲 真紀子
    • 学会等名
      第13回 CSJ化学フェスタ2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 六角形型DNA集合体の形成におけるDNA配列と共溶質の影響2023

    • 著者名/発表者名
      牧野 哲直、田仲 真紀子
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation and Properties of DNA Liquid Crystalline Phase in Crowded Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Makiko Tanaka
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formation of micro-sized hexagonal DNA assemblies in aqueous-salt PEG solution2022

    • 著者名/発表者名
      Tetsunao Makino, Daisuke Nakane, Makiko Tanaka
    • 学会等名
      The 49th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学顕微鏡観察可能なマイクロメートルサイズの六角形型DNA構造体の形成2022

    • 著者名/発表者名
      牧野 哲直, 田仲 真紀子
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 光照射によるDNA集合体の形態変化2022

    • 著者名/発表者名
      木下 晴弥, 山口 湧暉, 田仲 真紀子
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子混雑環境における二本鎖DNAの集合体形成とその特性2022

    • 著者名/発表者名
      牧野哲直, 山口湧暉, 田仲真紀子
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホールトラップ核酸塩基を用いた分子混雑環境におけるDNA内電子移動効率の評価2021

    • 著者名/発表者名
      武富 祐樹、山口 湧暉、櫻井 俊亮、田仲 真紀子
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 【ニュースリリース】二本鎖DNAが自己集合により六角形型液晶を形成することを発見

    • URL

      https://www.uec.ac.jp/news/announcement/2022/20221104_4914.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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