細胞で行われる核酸反応を解明するための新規モデル実験システムの構築と利用

• 研究課題/領域番号: 24550200
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 中野 修一 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (70340908)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 核酸 / リボザイム / 構造安定性 / 分子クラウディング / 混合溶媒 / モデル実験 / タンパク質 / DNA二重鎖 / 融解温度 / リゾチーム / 脂肪酸結合タンパク質 / ゲル / ポリエチレングリコール

研究成果の概要

本研究は、細胞で行われる核酸反応を解明するための新規モデル実験系を構築した。化学的アプローチが可能な実験系を用いて、従来の分子クラウディング研究では解明できなかった様々な環境要因（繊維状構造体、細胞内物質、溶媒物性）が、核酸の構造と機能に与える影響を明らかにした。とくに、核酸の静電相互作用に関わる分子環境（荷電分子や誘電率）が大きく影響することが見出された。本研究によって、従来の分子クラウディング研究を飛躍させるモデル実験系が構築され、今後の研究の進展に役立つ知見を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] The structural stability and catalytic activity of DNA and RNA oligonucleotides in the presence of organic solvents (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Biophys. Rev. 巻: 8 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1007/s12551-015-0188-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Cosolvents on the Folding and Catalytic Activities of the Hammerhead Ribozyme (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, Y. Kitagawa, H. Yamashita, D. Miyoshi, N. Sugimoto
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 16 号: 12 ページ: 1803-1810
  • DOI: 10.1002/cbic.201500139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of background anionic compounds on the activity of the hammerhead ribozyme in Mg2+-unsaturated solutions (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichi Nakano, Yuichi Kitagawa, Daisuke Miyoshi, Naoki Sugimoto
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem. 巻: 20 号: 6 ページ: 1049-1058
  • DOI: 10.1007/s00775-015-1286-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the amino group of purine bases in the thermodynamic stability of DNA base pairing (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Molecules 巻: 19 号: 8 ページ: 11613-11627
  • DOI: 10.3390/molecules190811613
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hammerhead ribozyme activity and oligonucleotide duplex stability in mixed solutions of water and organic compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichi Nakano, Yuichi Kitagawa, Daisuke Miyoshi, Naoki Sugimoto
  • 雑誌名: FEBS Open Bio. 巻: 4 号: 1 ページ: 643-650
  • DOI: 10.1016/j.fob.2014.06.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preparation of hydrogels for the study of the effects of spatial confinement on DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, M. Yoshida, D. Yamaguchi, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 39 号: 4 ページ: 435-438
  • DOI: 10.14723/tmrsj.39.435
  • NAID: 130005004375
  • ISSN: 1382-3469, 2188-1650
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of molecular crowding on the structures, interactions, and functions of nucleic acids (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-chi Nakano, Daisuke Miyoshi, and Naoki Sugimoto
  • 雑誌名: Chem Rev. 巻: 114 号: 5 ページ: 2733-2758
  • DOI: 10.1021/cr400113m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analyses of nucleic acid stability under the molecular crowding condition induced by cosolutes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tateishi-Karimata, S. Nakano, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Curr. Protoc. Nucleic Acid Chem. 巻: 7 号: 1 ページ: 19-19
  • DOI: 10.1002/0471142700.nc0719s53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamics - Hydration Relationships within Loops that Affect G-Quadruplexes under Molecular Crowding Conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Fujimoto, Shu-ichi Nakano, Daisuke Miyoshi, Naoki Sugimoto
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 117 号: 4 ページ: 963-972
  • DOI: 10.1021/jp308402v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dimerization of Nucleic Acid Hairpins in the Conditions Caused by Neutral Cosolutes (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, H. Hirayama, D. Miyoshi and N. Sugimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 16 号: 25 ページ: 7406-7415
  • DOI: 10.1021/jp302170f
  • 査読あり
• [学会発表] 生体分子を含んだクラウディング環境がDNAに与える安定性変化のメカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 中井大樹, 山口大輔, 杉本直己, 中野修一
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Effects of protein crowding on the thermal stability of DNA (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nakai, Daisuke Yamaguchi, Naoki Sugimoto, and Shu-ichi Nakano
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] Comparison of the effects of PEG, dextran and proteins on the thermal stability of a DNA duplex (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nakai, Daisuke Yamaguchi, Naoki Sugimoto, and Shu-ichi Nakano
  • 学会等名: 第42回国際核酸化学シンポジウム（ISNAC2015）
  • 発表場所: Egret Himeji（兵庫県姫路市）
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of molecular crowding on ion binding to DNA G-quadruplexes studied by isothermal titration assay (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Iwaki, Hayato Sangen, Naoki Sugimoto, Shu-ichi Nakano
  • 学会等名: 第42回国際核酸化学シンポジウム（ISNAC2015）
  • 発表場所: Egret Himeji（兵庫県姫路市）
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] タンパク質を用いた細胞内環境がDNAに与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中井大樹、中野修一
  • 学会等名: 第6回生命機能研究会
  • 発表場所: 龍谷大学大阪梅田キャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 細胞内模倣環境がDNA四重鎖のイオン結合におよぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩木研太、中野修一
  • 学会等名: 第6回生命機能研究会
  • 発表場所: 龍谷大学大阪梅田キャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] Studies on the effects of intracellular crowding environment on nucleic acids using model experimental systems (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, D. Yamaguchi, M. Yoshida, N. Sugimoto
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内分子環境が核酸分子に与える影響 ―モデル実験系を使った物理化学的アプローチから言えること― (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野修一
  • 学会等名: 生化学若い研究者の会 秋のセミナー
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of mixed solutions with organic compounds on cation binding to RNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanino, H. Yamashita, S. Tanaka, N. Sugimoto, and S. Nakano
  • 学会等名: 第41回国際核酸化学シンポジウム
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Preparation of hydrogels for the study of the effects of spatial confinement on DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nakano, M. Yoshida, D. Yamaguchi, and N. Sugimoto
  • 学会等名: The IUMRS International Conference in Asia 2014
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] 生命分子の挙動に及ぼす分子環境の効果(54) ゲル繊維に閉じ込められたDNA分子の構造安定性の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田将敏、山口大輔、杉本直己、中野修一
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 分子クラウディング環境におけるRNA相互作用の解明と予測に向けた取り組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野修一、平山英伸、三好大輔、杉本直己
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Screening of the FABP-binding ligands using delipidated protein (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, S. Nagatoishi, N. Sugimoto, S. Nakano
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] 細胞の分子環境を模倣したモデル実験系からわかったこと (2012)
  • 著者名/発表者名: 中野修一
  • 学会等名: 第3回生命機能研究会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] 新規分子クラウディングモデル実験系を用いたDNA二重鎖構造の熱的安定性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口大輔、中野修一
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Molecular crowding study using nucleotide analogs (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Yamaguchi, H. Oka, M. Fujii, N. Sugimoto, S. Nakano
  • 学会等名: 第39回国際核酸化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Model study for the molecular crowding effects on nucleic acid interactions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, Y. Kitagawa, D. Yamaguchi, H. Sangen, N. Sugimoto, S. Nakano
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
• [備考] バイオ分子機能研究室
  • URL: http://www.kcc.zaq.ne.jp/konan1st_bmflab/
• [備考] 補助金研究報告
  • URL: http://www.kcc.zaq.ne.jp/konan1st_bmflab/Hojyokin_reports.html
• [備考] バイオ分子機能研究室（研究室ホームページ）
  • URL: http://www.kcc.zaq.ne.jp/konan1st_bmflab/
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: http://www.kcc.zaq.ne.jp/konan1st_bmflab/