DNA凝縮を制御するためのパラメーター設定に関する基礎研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10780408
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 松澤 有希子 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (10273335)
• キーワード: DNA凝縮 / グロビュール化 / 凝縮剤 / レーザートラップ / 凝集

研究概要

遺伝子工学において、DNA凝縮はDNAのマニピュレーションや効率的な遺伝子導入をもたらす上で重要な構造体であると考えられる。そのためには、DNA凝縮に関する物理化学的なメカニズムを理解する必要がある。本研究では、2年の間に以下のような結果を報告したのでここに記す。
1)酵母のゲノムサイズのDNAでも容易に安定なグロビュールを作成することが分かった。1本のDNA上に数個の凝縮ができたものと考えられるが、この構造は安定であり、応力をかけても電気泳動で長さの確認をした結果断片化されていないことが明かとなった。
2)DNA凝縮体を1064nmの波長を持つレーザーでトラップすることが可能であることを明らかにした。
3)様々な凝縮剤(PEG-MgCl2、スペルミジン、カチオン性界面活性剤)により形成されたDNAの凝縮体は、それぞれレーザーによるトラップ力が異なることが分かった。
4)DNAの長さによってグロビュールの大きさが変わり、さらに、1064nmの波長を持つレーザーでトラップしたとき、長さとトラップ力の間には比例関係があることが分かった。
5)溶液中の条件を調節すれば、短いDNAでも1つの凝縮体を形成したり、また何分子も集まって数珠状になることが分かった。主な原因は、水溶液中の塩濃度によるものであることが示唆される。
6)レーザーにより2つのグロビュール(PEG-MgCl2、スペルミジンにより引き起こした)をいったん重ねるとレーザー光をカットした後も離れず溶液中を漂うことが分かった。このことから、グロビュール間には引き合う力があり、DNAの対イオンがDNAの電荷の遮蔽のために分散化する傾向があり、DNAの濃度を高めたときに生じる凝集の原因だと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Katsura,S: "Direct laser trapping of single DNA molecules in the globular state"Nucleic Acids Res.. 21. 4943-4945 (1998)
• [文献書誌] Matsuzawa,Y.: "Laser trapping of individual DNA molecule foled using various condensing agents"J.Am.Chem.Soc.. 121. 11581-11582 (1999)
• [文献書誌] Katsura,S.: "Manipulation of Globular DNA Molecules for Sizing and Separation"Electrophoresis. 21. 171-175 (2000)
• [文献書誌] Hirano,K.: "Orientation control,cutting in order and recovery of single DNA molecules using electric effect inside channels on the glass substrate"J.Capillary Electrophoresis. (in press).
• [文献書誌] Matsuzawa,Y.: "Visualization and Optical Trapping of an Individual Sub-Micrometer-Sized Assembly in Aqueous Solution : Aminated Polyethylene Glycol (PEG-A) Complexed with Palmitic Acid and DNA in Polyethyleneglycol (PEG) Solution"J.Am.Chem.Soc. 122(in press).