| 研究課題/領域番号 |
19K06576
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鈴木 誠 東北大学, 多元物質科学研究所, 名誉教授 (60282109)
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| 研究分担者 |
鎌形 清人 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90432492)
最上 譲二 東北大学, 工学研究科, 助教 (70713022)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | DNAタンパク質相互作用 / DNA水和 / 誘電分光水和解析 / ラマン分光水和解析 / OH stretch band / cooperative vibration / 水分子間協同振動モード |
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| 研究実績の概要 |
二重鎖(ds) DNAとのがん抑制機能をもつp53蛋白質の解離定数と１次元拡散係数がMg/Caイオン添加でともに増加する研究報告が分担者からあったことで、ここでDNA周りの水の性質へのMg/Caイオン効果の研究を開始し進めてきた。高分解能マイクロ波誘電分光(DRS)測定によって、純水中に比べて二重鎖(ds)DNA周りでは速い応答速度（高い緩和周波数）のhyper-mobile水(HMW)と遅い応答速度の拘束水の存在を検出した。DNAの強い拘束水は蛋白質結合を妨げると考えられる。DRS測定では高濃度のDNA溶液が必要で量的制約が大きいため、ここではDNA濃度サブ mg/mlで測定できる高分解能ラマン分光法開発に取り組み、OH stretch bandの低波数（L）域2500~3000/cm面積の純水の値との差の分解能0.1%、高波数(H)域3500~3700/cmの面積の分解能0.014%まで本年度末に遂に到達した。その結果、サブmg/ml濃度のdsDNA周りの水とバルク水の明確な差を世界初で観測できた。H域では水素結合のない自由水量の増加と、L域では水分子群の新たな協同振動モードを示す2900/cm ピーク形成を、中間波数(M)域3000~3500/cmの面積減少と同時に確認した。この結果はDRSで得たHMWと拘束水の存在と整合する。さらに、緩衝液のリン酸イオンによるL域2900/cmのピーク形成を確認し、DNAモノマーの測定ではモノマー周りの水はほぼ純水と変わらないことから、dsDNAではリン酸基のらせん状配置によって相乗的にL域の協同振動モードを生み出すことを強く示唆する。Mg/Caイオン添加によりこの協同振動モードの急減が観測され既報の解離定数と１次元拡散係数の上昇現象に整合する結果を得た。今後さらにこの方向から様々な分子間力の解明の道が拓かれることが期待される。
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