| 研究課題/領域番号 |
21K05283
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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37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
高橋 俊太郎 甲南大学, 先端生命工学研究所, 准教授 (40456257)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | グアニン四重鎖 / i-motif / 熱力学 / 遺伝子複製 / 分子クラウディング / ミトコンドリア / 圧力 / リガンド / 変異 / 分子クラウディング環境 / DNA / 分子環境 / 核酸構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ミトコンドリアはアデノシン三リン酸（ATP）などの高エネルギー分子を生産する重要な細胞小器官である。近年、細胞内外の環境変化がミトコンドリアDNA（mtDNA）の変異を誘発し、細胞内の代謝異常を生じることで、癌や糖尿病などの生活習慣病が引き起こされることが明らかになってきた。本研究では、四重鎖構造の安定性やトポロジーがmtDNAの複製反応に及ぼす影響を定量解析することで、ミトコンドリア内環境依存的なmtDNA変異発生のメカニズムの解明とその化学的制御を目指す。mtDNAの変異発生を定量的に理解することで、生活習慣病のリスク診断技術や、mtDNAの四重鎖形成を制御する治療薬の開発などの新しい医工学の展開が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、ミトコンドリア内の化学環境変化によってミトコンドリアDNA（mtDNA）の変異が生じる化学的メカニズムを定量的に解明することを目的とする。そのために、四重らせんDNA構造による複製反応の制御機構について定量的な解析を行うと共に、特定の四重らせん構造を制御する小分子化合物の探索・設計・合成を行った。さらに、ミトコンドリア内環境の評価計の開発により、HeLa細胞でミトコンドリア内の四重らせん形成解析を行った。これらの業績は米国化学会誌Journal of the American Chemical Society誌などはじめとする国際誌に発表した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、物理的な環境の効果と生物学的な遺伝子変異を定量的に結びつけるという特色がある。本研究成果を基盤として、ミトコンドリア内の溶液物性、四重鎖構造の安定性、および複製阻害効果を統合したデータベースを構築することができる。それにより、ミトコンドリア内の環境変化とmtDNAの変異発生を定量的に結びつける。このようなデータベースを活用することで今後新しい医工学技術の創出が期待できる。例えば、細胞内環境から生活習慣病の発症リスクを評価する診断技術の確立や、mtDNAの四重鎖構造を制御して複製阻害を抑える薬剤の合目的的な開発などに貢献できると考えられる。
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