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2022 年度 実施状況報告書

自己創生するProtocellでのゲノムDNAの高次構造と機能

研究課題

研究課題/領域番号 22K20640
研究機関同志社大学

研究代表者

西尾 天志  同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (70964138)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
キーワード遺伝子発現活性 / DNA高次構造
研究実績の概要

ポリエチレングリコール(PEG)とデキストラン(DEX)の混合系液滴を用いた細胞モデルの構築を進めた。同時に、細胞モデル構築後に細胞モデル内外の場の条件を変化させるファクターとして用いる候補について、in vitro実験系での予備的な実験を進めた結果、予想外に興味深い以下の結果が得られたため、これらに注力した研究を行った。
種々の1価陽イオン(Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、(CH3)4N+)の、転写・翻訳(TX-TL)および、翻訳(TL)のみに対する影響を無細胞系遺伝子発現により比較した。その結果、TX-TL、TLいずれにおいても、Rb+ > K+ > Cs+ > Na+, Li+ > (CH3)4N+の順に遺伝子発現を強く促進し、Rb+が最も強く遺伝子発現を促進することを明らかにした。
また、アルコールが転写-翻訳(TX-TL)および翻訳(TL)に及ぼす影響について無細胞遺伝子発現系を用いて検討した。その結果、TX-TL反応において、エタノールおよび2-プロパノールは遺伝子発現の促進・阻害の二相性効果を示す一方で、1-プロパノールは抑制効果のみを示すことが明らかとなった 。また、アルコールがDNA分子の動的性質に及ぼす影響について、揺動散逸定理に基づく長鎖DNA一分子の鎖内揺らぎについて定量的解析を行った結果、1-プロパノールは他のアルコール類よりもDNA分子のバネ定数と減衰定数を著しく増加させることが分かった。本研究では遺伝子発現に対するアルコール異性体の促進・抑制作用が、DNA分子の粘弾性特性の変化と相関していることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

細胞モデル構築後に細胞モデル内外の場の条件を変化させるファクターとして用いる候補について、in vitro実験系での予備的な実験を進めた結果、in vitroの実験においても当初想定していた以上に興味深い結果が得られ、それらの究明を進めたため。

今後の研究の推進方策

本年度は、in vitroでの予備実験で予想外に興味深い結果が得られたため、それらの究明に注力した。そのため、今後の研究の推進方策として、ポリエチレングリコール(PEG)とデキストラン(DEX)の混合系液滴を用いた細胞モデルの構築を推進していく。同時に、本年度の研究で得られた新しい研究成果などを、細胞モデルを用いた実験系と組み合わせて新しい研究を展開していきたいと考えている。また本年度は大変興味深い結果が多く得られたので、引き続き、細胞モデル構築後に細胞モデル内外の場の条件を変化させるファクターとして用いる候補についても探求を続けたいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

所属研究室にて、使用試薬のストックが想定したより多く残っていたため。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 その他

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

  • [国際共同研究] TU Dresden(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      TU Dresden
  • [雑誌論文] Markedly Different Effects of Monovalent Cations on the Efficiency of Gene Expression2022

    • 著者名/発表者名
      Nishio Takashi、Masaoka Tomoya、Yoshikawa Yuko、Sadakane Koichiro、Kenmotsu Takahiro、Schiessel Helmut、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      Advanced Biology

      巻: 7 ページ: 2200164~2200164

    • DOI

      10.1002/adbi.202200164

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Activation/Inhibition of Gene Expression Caused by Alcohols: Relationship with the Viscoelastic Property of a DNA Molecule2022

    • 著者名/発表者名
      Fujino Kohei、Nishio Takashi、Fujioka Keita、Yoshikawa Yuko、Kenmotsu Takahiro、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 15 ページ: 149~149

    • DOI

      10.3390/polym15010149

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] DNA二本鎖切断のその場観察による定量的計測:クロロゲン酸などの抗酸化物質による保護効果の研究2022

    • 著者名/発表者名
      小川遥士、西尾天志、吉川祐子、剣持貴弘、貞包浩一朗、吉川研一
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会

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公開日: 2023-12-25  

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