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2014 年度 実施状況報告書

新規単分子蛍光観察法によるがん抑制因子p53のDNA探索機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26840045
研究機関東北大学

研究代表者

鎌形 清人  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90432492)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード単分子計測 / DNA / 天然変性蛋白質 / 探索 / 結合
研究実績の概要

天然変性蛋白質であるp53がDNA上の標的配列を探索する仕組みを明らかにするために、単分子蛍光観察を行った。
①p53が標的配列へ結合する効率を計測し、“正確さ”を定量化した。p53の標的配列を含むDNAを作製し、基板上に固定化した。その後、蛍光色素修飾したp53が標的配列にたどり着いた時に、p53が標的配列に結合できるかどうかを計測した。結合の精度を結合確率と定義すると、これまで100%の結合確率で結合できると考えられていた。しかし、実際に計測したところ、結合に失敗することが多く、p53の結合確率は10%程度であることが明らかとなった。この成果は日本化学会や日本生物物理学会などで報告された。
②活性化変異体と不活性化変異体を作製し、単分子計測を用いて、p53がその変異や翻訳後修飾によりその機能を調整する仕組みを調べた。その結果、活性化変異体では結合確率が上がり、がん化変異体では結合確率が下がることが明らかとなった。一方、探索運動の拡散係数は変異により変化したものの、このように、結合確率と機能が相関していることから、p53の標的配列への結合確率が主に機能を制御していることが明らかになった。一方、探索運動の拡散係数は変異により変化したものの、機能との関連性はなかった。この成果は日本化学会や日本生物物理学会などで報告された。
③変性領域の長さを変えたp53変異体の単分子観察により、変性領域の長さがDNA探索に与える影響を調べた。2倍の変性領域を持つ変異体を作製し、“動き”を計測したところ、野生型とほぼ同程度の拡散運動をすることが明らかとなった。この結果は、変性領域の長さを多少変えたとしても、その機能への影響が少ないことを表している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1年目で研究計画の半分を行えたため、順調に研究を進められたと考えられる。

今後の研究の推進方策

研究実績の③に関して、変性領域の長さを3倍に変えたp53変異体を作製し、単分子観察を通して、変性領域の長さがDNA探索に与える影響を調べる。次に、p53のDNA探索時における障害物回避の仕組みを調べるため、DNA上の障害物を乗り越える様子を直接観察する方法を開発する。1年目の結果と統合し、p53がDNA上の標的配列を探索する仕組みを明らかにする。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (17件) (うち招待講演 5件)

  • [学会発表] 一分子蛍光観測法によるがん抑制蛋白質p53のスライディング運動の解明2015

    • 著者名/発表者名
      村田崇人・伊藤優志・五十嵐千裕・鹿島理沙・時野隆至・高橋聡・鎌形清人
    • 学会等名
      本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      船橋市
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 一分子蛍光顕微鏡によるp53変異体の標的配列探索ダイナミクスの観察2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤優志・村田崇人・坂本清志・七谷圭・和田健彦・高橋聡・鎌形清人
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      船橋市
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] DNA結合蛋白質の単分子蛍光観察のためのDNA整列技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐千裕・村田崇人・高橋聡・鎌形清人
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      船橋市
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 単分子蛍光観察によるがん抑制蛋白質の標的配列探索問題2015

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人
    • 学会等名
      第3回天然変性蛋白質計算科学セミナー
    • 発表場所
      御殿場市
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Target search process of a tumor suppressor p53 revealed by single-molecule fluorescence microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人
    • 学会等名
      北海道大学電子科学研究所小松崎研究室セミナー
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2015-01-23 – 2015-01-23
    • 招待講演
  • [学会発表] 一分子蛍光観測法による癌抑制蛋白質p53の標的配列探索機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      村田崇人、伊藤優志、Dwiky Subekti Rendra Graha、五十嵐千裕、高橋聡、鎌形清人
    • 学会等名
      新学術研究「柔らかな分子系」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      2014-11-28 – 2014-11-29
  • [学会発表] 単分子蛍光観察による癌抑制蛋白質p53 の標的配列探索機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人
    • 学会等名
      広島大学クロマチン動態数理研究拠点
    • 発表場所
      東広島市
    • 年月日
      2014-11-28 – 2014-11-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of the Search Dynamics of p53 for the Targent DNA Sequence by Single-molecule Fluorescence Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Itoh、Agato Murata, Seiji Sakamoto, Takehiko Wada, Satoshi Takahasi, and Kiyoto Kamagata
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Investigation of DNA search mechanism of tumor suppressor p532014

    • 著者名/発表者名
      Agato Murata, Yuji Itoh, Dwiky Subekti Rendra Graha, Chihiro Igarashi, Satoshi Takahashi and Kiyoto Kamagata
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-25
  • [学会発表] 単分子蛍光観察による癌抑制蛋白質p53 の標的配列探索機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人
    • 学会等名
      RNAインフォマティックス道場in 札幌
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of the Search Dynamics of p53 for the Targent DNA Sequence by Single-molecule Fluorescence Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Itoh, Agato Murata, Seiji Sakamoto, Takehiko Wada, Satoshi Takahasi, and Kiyoto Kamagata
    • 学会等名
      東北大学化学系サマースクール2014
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-26
  • [学会発表] 癌抑制蛋白質p53のDNA探索機構の研究2014

    • 著者名/発表者名
      村田崇人・伊藤優志・Dwiky Subekti Rendra Graha・鹿島理沙・時野隆志・高橋聡・鎌形清人
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] タンパク質単分子の構造変化を計測する暗視野顕微鏡の開発2014

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人・間野絵梨子・七谷圭・阿蘇裕樹・井上裕一・小井川浩之・高橋聡
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] Target Search Process of A Tumor Suppressor p53 Revealed by Single-Molecule Fluorescence Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Murata A., Itoh, Y., Kashima, R., Tokino, T., Takahashi, S., Kamagata, K.
    • 学会等名
      The 16th international p53 workshop
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-19
  • [学会発表] 一分子蛍光観測法による癌抑制蛋白質p53のDNA探索機構の研究2014

    • 著者名/発表者名
      村田崇人、伊藤優志、Dwiky Subekti Rendra Graha、高橋聡、鎌形清人
    • 学会等名
      新学術領域「柔らかな分子系」第3回全体会議
    • 発表場所
      北杜市
    • 年月日
      2014-06-03 – 2014-06-05
  • [学会発表] 単分子蛍光観測で解き明かすがん抑制タンパク質p53 のターゲット探索問題2014

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人
    • 学会等名
      シンポジウム「DNA上のタンパク質の動き」
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2014-05-31 – 2014-05-31
    • 招待講演
  • [学会発表] 単分子蛍光計測によるがん抑制蛋白質p53のDNA探索機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人
    • 学会等名
      附置研究所間アライアンスによるナノとマクロをつなぐ物質・デバイス・システム創製戦略プロジェクト 平成25年度 成果報告会
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      2014-05-30 – 2014-05-30

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公開日: 2016-06-01  

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