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加圧により誘起されるDNAの高次構造変化・凝縮形成および得られた高圧誘起凝縮DNAの物性・機能特性、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。(1)について、加圧により閉環状のスーパーコイルプラスミドDNAが凝縮状態に変化し、数十ナノメートルの糸・まり状になること、また、到達圧力・印加時間によるDNA凝縮制御が可能であること等のノウハウを本年度までに蓄積した。(2)について、高圧凝縮DNAの生化学的機能への影響に関して、DNA配列を特異的に切断する制限酵素では配列特異的な分解耐性ではなく、高凝縮度のDNAにて高い分解耐性を示すこと、また、転写特性については高次構造との強い相関が得られた。特に、高凝縮度DNAにて初期の転写活性の増加と遅延が示され、興味深い結果が本年度までに得られた。(3)について、高圧凝縮DNAの細胞内への直接注入での転写・発現挙動および高圧凝縮DNAの遺伝子デリバリーについて検討した。一般的な遺伝子キャリアーであるカチオン性脂質を用いた場合に、in vitro遺伝子導入効率の向上が認められた。また、アンチセンスDNA、siRNAなどの短鎖核酸を用いたin vitro遺伝子抑制においても、高圧技術の適応にて抑制効率の向上が示された。これらの結果について、核酸-脂質複合体の物性検討を行った結果、高圧印加により複合体の物性変化が誘起されたことにより細胞への取り込み効率が向上することが示唆された。また、高圧印加複合体では新たな微小構造が形成されることが明らかとなった。本研究では、物理パラメータの一つである「圧力」を操作することによりDNAおよび遺伝子キャリアー複合体の高次構造変化が誘起されることを示し、一部の機能相関に関する知見が得られた。
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