巨大DNAの動的分子形態と反応性

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03242204
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉川 研一 名古屋大学, 教養部, 教授 (80110823)
• キーワード: DNAの高次構造 / 蛍光顕微鏡 / 分子の直接観察 / インタ-カレ-ション / マイナ-グル-ブ結合 / 持続長 / ヒストンタンパク / 塩基性タンパク

研究概要

蛍光顕微鏡を用いて溶液中のDNAのマクロな構造の変化を系統的に調べた。巨大DNA分子の高次構造の変化と運動性について定量的な解析を行なった。
(1)DNAと薬物との相互作用
異なる結合様式を持つ薬物が巨大DNAの高次構造にどの様な影響を与えるのかといったことはこれまで明らかでなかった。今回、インタ-カレ-ションする色素と、マイナ-グル-プ結合性の色素を用い、色素濃度を変化させたときのDNAの形態変化を調べた。その結果、インタ-カレ-タ-はDNAを引き延ばすことが分かった。一方、マイナ-グル-プ結合性の薬物はDNAを丸く縮めることが分かった。結合様式の異なる薬物による、DNAのマクロ構造の変化を映像的に明らかにしたものとしては、初めての研究である。
(2)塩基性ポリペプチドとの相互作用
水溶液中のDNAは、全長の1/10程度の長さに折りたたまれた形で伸縮を繰り返しながらブラウン運動をしているが、真核細胞中でDNAと複合体を形成するヒストンタンパクを加えるとDNAは収縮し、球状のコンフォメ-ションをとる。このようなDNAと塩基性タンパクとの相互作用を詳しく調べるために、塩基性のポリペプチドであるポリーLーアルギニン(pーArg)を加えて、pーArg濃度を変化させたときのDNAの広がり(長軸の長さ)の変化を測定を行なった。全体として、pーArg濃度の増大に伴って分子は縮んでいくが、中間的な濃度領域では、伸展した分子と、収縮した分子が共存していることが分かった。このような二相性は、細胞中でのDNAとヒストンタンパクの相互作用系においても存在する可能性は高いと考えられる。今後、DNAの発現の制御機構とも関連させて研究を進める予定である。

研究成果

• [文献書誌] K.Yoshikawa: "New Strategy of Informational Processing Utilization of Nonlinear Dynamics to Chemical Sensing" Physica A.
• [文献書誌] Y.Matsuzawa: "Conformational dynamics of DNA offected by intercalation and minor grove binding:direct observation of large DNA" Nucleic Acids Symp.Ser.25. 131-132 (1991)
• [文献書誌] K.Minagawa: "Direct Observation of the Biphasic Conformational Change of DNA Induced by Cationic Polymers" FEBS Lett.295. 67-69 (1991)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Direct Observation of Brownian Motion of Macromolecules by Fluoreseence Microscope" J.Polym.Sci.Part B.
• [文献書誌] S.Nakata: "Voltage Dependent Capacitance as a Probe for Albumin Adsorption onto a Solid Surface" Biophys.Chem.
• [文献書誌] K.Yoshikawa: "Nonlinear Pheromenon in Chemistry" IEICE Trans. E74. 1388-1392 (1991)
• [文献書誌] Y.Ueno,T.Mishima,H.Hotoda,and T.Hata: "Shnthesis of 2'(3')ーOー(LーPhenylalanyl)and 2'(3')ーOー(DーPhenhlalanyl)Cytidylyl(3'ー5')adenosine" Chem.Lett.
• [文献書誌] S.Ohuchi,T.Imada,and T.Hata: "OーAlkylation of Aialkyl Phosphates and OーAlkyl Phosphonates via the Stannyl Intermediates" Nucleosides & Nucleotides.
• [文献書誌] M.Kitamura,A.Nimura,K.Kunimoto,H.Segawa,and T.Shimidzu: "Synthesis and Properites of Oligonucleotide Derivative with P(V) Porphyrin" Nucelic Acids Res.Symp.Ser.25. 13-14 (1991)
• [文献書誌] M.Kitamura,A.Nimura,K.Yamana,and T.Shimidzu: "Oligonucleotide with Bisーpyrene Adduct in the Backbone:Synthesis and Properties of Intramolecular Excimer Forming Probe" Nucleic Acids Res.Symp.Ser.25. 67-68 (1991)
• [文献書誌] K.Kamaike,T.Ogawa,Y.Inoue,and Y.Ishido: "Further Improvement in Protecting Method for the Oligonucleotide Synthesis in Terms of a Cellulose Acetate Derivatives as a Polymerーsupport" Nucleic Acids Res.Symp.Ser.24. 37-39 (1991)
• [文献書誌] K.Kamaike,T.Ogawa,Y.Inoue,and Y.Ishido: "Further Improvement in the Procedure for Oligonucleotide Sytnthesis in Terms of a Cellulose Acetate Derivative as a Polymerーsupport" Nucleosides & Nucleotides.
• [文献書誌] H.Sawai,H.Wakai,and M.Shimazu: "Facile Synthesis of Cap Portion of Messenger RNA by Mn(II) IonーCatalyzed Pyrophosphate Formation in Aqueous Soluiton" Tetrahedron Lett.32. 6905-6906 (1991)
• [文献書誌] K.Shinozuka,T.Morita,Y.Hirota,and H.Sawai: "Novel DNA Analog for Potential Gene Regulating Agent.A Convenient Synthesis of αーOligodeoxyribonucleotide Phosphorothioate Bearing 3'ーMonophosphate" Chem.Lett.1941-1945 (1991)
• [文献書誌] H.Sawai,M.Shimazu,H.Wakai,H.Wakabayashi,and K.Shinozuka: "Divalent Metal IonーCatalyzed Pyrophosphate Bond Formation in Aqueous Solution.Synthesis of Nucleotides Containing Polyphosphates" Nucleosides & Nucleotides. 印刷中.
• [文献書誌] 沢井 宏明,篠塚 和夫: "水溶液中の縮合反応ー核酸の合成および修飾への応用" 有機合成協会誌. 50. 24-34 (1992)
• [文献書誌] 吉川 研一: "非線形科学ー分子集合体のリズムと形" 学会出版センタ-, 177 (1992)