| 研究領域 | 情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04826
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
北村 朗 北海道大学, 先端生命科学研究院, 講師 (10580152)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022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 | RNA / 蛍光相関分光法 / 熱力学的安定性 / 生細胞イメージング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ブリンキングによりジャギーな（理論モデルに対して残差の大きな変化を伴う）自己相関関数に対し，精度の高い非線形フィッティングを行う新規解析手法を確立した上で，立体構造を形成することが知られているRNA配列を選択し，蛍光分子内異性化速度の変化によりRNA立体構造変化を読み取るFCS測定系を樹立する．さらに，生細胞内に導入した蛍光標識RNAのFCS解析により，生細胞内においてRNAは溶液と同様の熱力学的に安定な立体構造を有するかという問題点を解明する．
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| 研究実績の概要 |
生体分子の一つであるRNAの立体構造を生きた細胞内で測定・解析可能な刑を構築し，分子の構造安定性や構造変化を明らかにするために，RNAの特殊構造としてグアニン四重鎖 (G-quadruplex, 以下Gq)に着目した．この生細胞内立体構造を，RNAに標識したシアニン蛍光色素の光異性化状態の変化（蛍光ブリンキングの速度変化として計測される）を読みだすための新規手法を開発し，この結果は前年度，核酸科学・分子生物学で著名なNucleic Acids Reaserch誌に掲載された．この成果を得る過程で，RNA鎖中に最大二個のGqが形成されうる配列では，5'に標識した蛍光色素の光異性化では検出感度が鈍ることが分かっていた．そこでRNA鎖中に蛍光標識を行い，その光異性化を介して立体構造形成が識別できることを検証した．この解析過程で，自己相関関数の非線形カーブフィッティングの精度を高める検討を行った．その結果，多成分解析の精度の向上には更なる統計的推定法の利用が必要なことが分かったが，分子数の推定精度を上げることに成功した．分子数精度の向上はブリンキング状態の推定精度向上につながることから，重要な検証内容であると言える．以上の構築系を利用し解析することで，試験管の中では温度を上昇させて変性させたのち，温度低下させて形成されるGq構造が，生細胞内では温度上昇を伴わずに形成されていることが示唆された．
また，緑色蛍光タンパク質GFPが粘性に応答して蛍光寿命が短くなることにより，細胞内クラウディングの情報物理的指標になることを発見した報告を投稿中であったが，Scientific Reports誌に受理された．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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