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加圧により誘起されるDNAの高次構造変化・凝縮形成と得られた高圧誘起凝縮DNAの物性・機能特性および細胞内転写について研究を実施している。本研究では、(1)DNA高次構造・凝縮の圧力制御法の確立、(2)圧力凝縮DNAの高次構造と機能発現相関の解明、(3)圧力凝縮DNAのin vitro・in vivo遺伝子デリバリーへの応用を目的としている。本年度は、(1)については、まず、DNAの形状による高圧凝縮構造の差異について検討した。閉環状のスーパーコイルプラスミドDNAは、加圧によりスーパーコイル状から凝縮状態に変化し、開環状プラスミドDNAは、スーパーコイル状態に変化し、加圧によりDNA鎖のねじれが増加されることが明らかとなった。次に、加圧プロセスの到達圧力、時間のDNA高次構造変化・凝縮への影響を検討した。到達圧力・印加時間に依存したDNA凝縮が示され、高圧力、長時間の加圧にて高凝縮度のDNA凝縮が示され、凝縮度の制御が可能となった。(2)については、DNAのねじれを緩和するトポイソメラーゼ反応を検討した。非凝縮のスーパーコイルDNAに比べ、高圧状縮DNAにてねじれの緩和が促進された。次に、高圧凝縮DNAへの260nmのUV照射を行った結果、開環状プラスミドDNAへの早期の変化が示された。これらの結果から高圧凝縮DNAが動的特性を有していることが示唆された。(3)については、一般的な遺伝子導入試薬であるlipofectamineを用いて高圧凝縮プラスミドDNAの遺伝子導入を行い、有意な遺伝子発現効率の上昇が認められ、高圧凝縮DNAの有用性が示された。一方で、マイクロインジェクションを用いた高圧凝縮DNAの細胞内への直接注入では、遺伝子発現の遅延が認められる興味深い結果が得られた。次年度以降は、更なる圧力制御法の探索と凝縮DNAの構造解明と細胞内での機能発現を重点的に進める。
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