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2022 年度 実績報告書

高強度テラヘルツ光が誘起するタンパク質構造変換に基づくゲノム機能制御技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K21261
研究機関東北大学

研究代表者

原田 昌彦  東北大学, 農学研究科, 教授 (70218642)

研究分担者 保科 宏道  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (10419004)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード細胞核 / テラヘルツ光 / ゲノム機能
研究実績の概要

真核細胞において、ゲノムは細胞核内でヒストンと結合してクロマチンを形成しており、このクロマチン構造の変換がゲノム機能制御の基盤となっている。細胞核内のアクチン繊維は、クロマチンと結合してクロマチン構造変換に関わることで、ゲノム機能制御に関与している。したがって、核内アクチン繊維を人為的に制御することによって、ゲノム機能を制御する新規技術基盤を確立することができる。本研究では、単離したクロマチンやアクチン水溶液にテラヘルツ光を用いて観察されたこれまでの本研究の成果をさらに発展させ、生細胞にテラヘルツ光を照射して、細胞中のゲノム機能変化を誘導することを試みた。ゲノム機能変化は、細胞周期の状態変化、遺伝子発現変化、DNA修復能などに注目して解析を行った。これまでに、THz光照射によって精製アクチンの重合が促進されること、また生細胞内のアクチンの重合が促進されることが観察された。さらに、テラヘルツ光の照射によって、細胞周期中の細胞質分裂が阻害され、細胞増殖も抑制されることが示された。この知見は、将来的にテラヘルツ光照射が、がん細胞の抑制などの目的にも応用できる可能性を示している。さらに、生細胞に対して抗がん剤でDNA二重鎖切断を誘導した条件でテラヘルツ光を照射したところ、その照射によってDNA修復反応が促進されることも示された。このような観察結果も、テラヘルツ光の医学分野での応用可能性を示唆している。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] Institute of Molecular Genetics(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Institute of Molecular Genetics
  • [雑誌論文] PIP2-Effector Protein MPRIP Regulates RNA Polymerase II Condensation and Transcription.2023

    • 著者名/発表者名
      Balaban C, Sztacho M, Antiga L, Miladinovi A, Harata M, Hozak P.
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 13 ページ: 426

    • DOI

      10.3390/biom13030426

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-field sensor array with 65-GHz CMOS oscillators can rapidly and comprehensively evaluate drug susceptibility of Mycobacterium.2023

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi S, Yamashige Y, Hosoki R, Harata M, Ogawa Y.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 13 ページ: 3828

    • DOI

      10.1038/s41598-023-30873-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans.2022

    • 著者名/発表者名
      Negishi T, Kitagawa S, Horii N, Tanaka Y, Haruta N, Sugimoto A, Sawa H, Hayashi KI, Harata M, Kanemaki MT.
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: 220 ページ: iyab218

    • DOI

      10.1093/genetics/iyab218

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 次世代放射光施設の特徴と利活用に向けた取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      原田 昌彦, 高田 昌樹, 村松 淳司
    • 雑誌名

      オレオサイエンス

      巻: 22 ページ: 55-60

    • DOI

      10.5650/oleoscience.22.55

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 食品研究における放射光のポテンシャル:次世代放射光施設活用に向けた取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      日髙將文、原田昌彦
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 60 ページ: 499-501

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.60.499

    • 査読あり
  • [学会発表] 食・農領域におけるNanoTerasu利活用に向けた東北大学農学研究科の取組2023

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      NanoTerasuが結ぶ食・農研究の連携ネットワーク
    • 招待講演
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡と放射光の連携で視るneo日本酒像2023

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      東北大学ソフトマテリアル研究拠点2022年度活動報告会
    • 招待講演
  • [学会発表] 食・農領域における放射光のポテンシャル:ナノテラス利活用に向けた東北大学農学研究科の取組2023

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      岩手大学放射光利用セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 食・農領域での次世代放射光利活用の推進2023

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦、高山裕貴、日髙將文
    • 学会等名
      第166回微小光学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 東北大学農学研究科における放射光利用への取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      原田昌彦
    • 学会等名
      北海道大学ー東北大学連携による食・農領域放射光利用シンポジウム:放射光の「ナノの眼」と大学連携が拓く食と農の未来
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内蛋白質に対するテラヘルツ光照射影響2022

    • 著者名/発表者名
      上野佑也、山崎祥他、大谷知行、原田昌彦、保科宏道
    • 学会等名
      理研シンポジウム第 9 回「光量子工学研究」―エクストリームフォトニクスが拓く未来の光科学―
  • [学会発表] フッ素系不活性液体添加による細菌増殖促進メカニズムの解析2022

    • 著者名/発表者名
      細木亮輔、川田晃士、山重貴久、菊池正二郎、小川雄一、原田昌彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [学会発表] THz Irradiation Reduces The DNA Damage Marker γH2AX In Human Cells: THz Wave Enhances DNA Damage Repair2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Ueno, Shota Yamazaki, Hiromichi Hoshina, Masahiko Harata
    • 学会等名
      2022 47th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ光照射によるDNA損傷修復の制御2022

    • 著者名/発表者名
      上野佑也, 山崎祥他, 保科宏道, 原田昌彦
    • 学会等名
      令和4年度 日本農芸化学会 北海道・東北支部 合同支部会
  • [学会発表] Modulation of DNA damage repair in living cells by THz irradiation2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Ueno、 Shota Yamazaki, Hiromichi Hoshina, and Masahiko Harata
    • 学会等名
      FTT2022
  • [学会発表] 早老症における細胞核内アクチン繊維変化の解析と病態抑制の試み2022

    • 著者名/発表者名
      高橋祐人、名嘉真良広、松下純平、原田昌彦
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] テラヘルツ光照射によるDNA損傷修復への影響2022

    • 著者名/発表者名
      上野佑也、山崎祥他、保科宏道、原田昌彦
    • 学会等名
      理研シンポジウム:第10回「光量子工学研究」ポストコロナ時代の新しい光科学
  • [学会発表] Noninvasive manipulation of actin polymerization in living cells: experimental applications of terahertz wave irradiation and fluorocarbon solvents2022

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hosoki, Yuya Ueno, Shota Yamazaki, Hiromichi Hoshina,Yuichi Ogawa,Masahiko Harata
    • 学会等名
      16TH INTERNATIONAL CONGRESS OF HISTOCHEMISTRY AND CYTOCHEMISTRY,
  • [学会発表] Crosstalks between actin and actin-related proteins in nuclear organization and functions2022

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Harata
    • 学会等名
      16th International Congress of Histochemistry and Cytochemistry
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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