2014 Fiscal Year Annual Research Report
分子科学的アプローチによる遺伝子発現の制御と機構の解明
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24225005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
杉山 弘 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50183843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板東 俊和 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20345284)
遠藤 政幸 京都大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (70335389)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 遺伝子発現 / エピジェネティクス / 初期化 / DNAナノ構造体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、エピジェネティックスな遺伝子発現の制御に関する分子科学的な総合研究を進めている。特に、DNA配列特異的な結合分子にエピジェネティックスな遺伝子発現の活性化機能を付与することによって、細胞の初期化・分化の制御を行なうことと、遺伝子制御に関連する酵素や反応を直接可視化し解析する方法の開発を行なうことを主な研究目的としている。
研究遂行に遅延は生じたが、2014年度の主な研究成果を以下に示す。
(1) 本年度は、マイクロアレイ、RT-PCR技術を駆使して、ヒト皮膚線維芽細胞(HDF)に対するSAHA、および、新しく見出したHAT活性化能をもつCTB、 その2種類のPy-Imポリアミドの遺伝子発現活性化能を評価した。 特に、CTB Py-Imポリアミドは活性化機構で未解明の部分があり、目的とするSAHAポリアミドの活性化機構との解析と比較に時間を必要とした。その結果は論文として報告し、特定遺伝子の活性化能を持ったエピジェネティックス制御分子の研究を進めた。
(2)高速原子間力顕微鏡(AFM)によって、DNAの微細な高次構造の変化やDNAと結合、解離するタンパク質の動態をリアルタイムで観察可能にする測定技術開発を進めた。ヌクレオソーム-DNA複合体の構築、その結合、解離の動態を観察可能にする系の構築に向けて、予備実験と検証を続けた。
研究室の合成、評価、解析技術を総合的に駆使することによって、DNA構造依存的な遺伝子発現の特異的な制御技術の確立とその機構の可視化に向けた研究成果を着実に挙げることができたと考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画からは遅れたものの、SAHA とCTB Py-Imポリアミドの機能評価と解析は、おおむね順調に進展した。AFMによるDNAナノ構造体の解析研究も順調に進展しており、論文として報告した。まだ、ヌクレオソーム-DNA複合体の動態解析研究に関してはまだ予備実験段階であるが、研究展開に必要なコアとなるべき研究技術と測定解析基盤は整ったと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
遺伝子発現の制御機構の解明は、生命科学に対する理解の根幹を成しており重要な研究課題である。特に、細胞内の遺伝子発現をエピジェネティックに機能分子により制御する方法論の開発を進める。具体的には、ヒストン修飾酵素やシトシンのメチル化酵素の働きを特異的に制御する新規機能分子の開発に取り組んでいく。
高速原子間力顕微鏡(AFM)を活用し、様々なDNA ナノ構造体の構築、リアルタイムでのDNAの高次構造変化、各種DNA結合性タンパク質との結合と解離等を直接可視化する技術は進展している。今後、この解析測定技術をヌクレオソーム-DNA複合体の動態解析に応用可能にすることが重要である。
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[Journal Article] A Synthetic DNA-binding Domain Guides Distinct Chromatin-modifying Small Molecules to Activate an Identical Gene Network.2015
Author(s)
Han, L., Pandian, G, N., Chandran, A., Sato, S., Taniguchi, J., Kashiwazaki, G., Sawatani, Y., Hashiya, K., Bando, T., Xu, Y., Qian, X., Sugiyama, H.
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 54
Pages: 8700-8703
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Identification of a Small Molecule that Turns `ON` the Pluripotency Gene Circuitry in Human Fibroblasts.2014
Author(s)
Pandian, G, N.; Sato, S.; Anandhakumar, C.; Taniguchi, J.; Takashima, K.; Syed, J; Han, L.; Saha, A.; Bando, T.; Nagase, H.; Sugiyama, H.
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Journal Title
ACS Chem. Biol.
Volume: 9
Pages: 2729-2736
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] DNA Origami Based Visualization System for Studying Site-Specific Recombination Events.2014
Author(s)
Suzuki, Y., Endo, M., Katsuda, Y., Ou, K., Hidaka, K., Sugiyama H.
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 136
Pages: 211-218
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Helical DNA Origami Tubular Structures with Various Sizes and Arrangements.2014
Author(s)
Endo, M., Yamamoto, S., Emura, T., Hidaka, K., Morone, N., Heuser, J. E., Sugiyama H.
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 53
Pages: 7484-7490
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Single-Molecule Mechanochemical Sensing Using DNA Origami Nanostructures.2014
Author(s)
Koirala, D., Shrestha, P., Emura, T., Hidaka, K., Mandal, S., Endo, M., Sugiyama, H., Mao, H.
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 126
Pages: 8275-8279
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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