Quantitative analysis and chemical regulation of DNA replication stall depending on mitchondrial environments

取决于线粒体环境的 DNA 复制停滞的定量分析和化学调控

基本信息

  • 批准号:
    21K05283
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では、四重鎖構造の安定性やトポロジーがヒトのミトコンドリアDNAの複製反応に及ぼす影響を定量解析することで、ミトコンドリア内環境依存的なミトコンドリアDNA変異発生のメカニズムの解明とその化学的制御を目指す。令和4年度は、前年度に引き続き、ミトコンドリア内の分子クラウディング環境を計測するための核酸プローブの開発を進めた。プローブのコアとしてとしてG四重鎖構造を用いるために、G四重鎖構造の分子クラウディング環境下での挙動を定量的に解析した。圧力変化による体積値測定と分子動力学計算を用いることで、G四重鎖構造の配列に依存して変化する周囲の水和水の定量化に成功した(Anal. Chem. 94, 7400 (2022))。それにより、溶液中の水の活量変化を核酸プローブで測定するための基礎的データを収集することができた。各四重鎖構造をコアとした核酸プローブを調製し、溶液中の水の活量変化と排除体積効果を定量的に解析できることをin vitroの実験系で確認し、現在は細胞内での解析を進めている。また、DNA複製反応制御の検討を進める過程で、本研究のアプローチが様々な核酸複製反応の制御法開発に活用できるという予期していなかった結果を見いだした。その一例として、新型コロナウイルスのRNA依存性RNAポリメラーゼの反応を、細胞内のG四重鎖構造を形成するRNAでRNA複製が阻害できることを発表した(Chem. Commun., 59, 872 (2023))。さらに、高温にすることで低下する複製反応の効率を、圧力を上げることでその低下を抑制できることを明らかにした(Biophys. Chem. 292, 106914 (2023)。
In this study, we quantitatively analyzed the stability and influence of DNA replication on the stability and stability of quadruple lock structures, and indicated the chemical control of DNA replication. In 2010 and 2014, the development of nucleic acid in the environment was improved. A quantitative analysis of the molecular dynamics of G quadruple lock structures in the environment of molecular dynamics Molecular dynamics calculations for the determination of the volume of water in the pressure field have been successfully carried out. Chem. 94, 7400 (2022))。The amount of water in the solution is determined by the basic method. Each four-fold lock structure is characterized by the presence of a nucleic acid, the presence of water in solution, the presence of an excluded volume, and the quantitative analysis of the results. In this study, we investigated the development of DNA replication control methods and expected the results to be obtained. An example of this is the discovery of a novel type of RNA dependent RNA molecule that inhibits RNA replication by forming a G-quadruple lock in cells (Chem. Commun., 59, 872 (2023))。Biophys, High Temperature, Low Temperature, High Temperature, Chem. 292, 106914 (2023)。

项目成果

期刊论文数量(46)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
トポロジー依存的なリガンド結合でグアニン四重鎖のDNA複製を制御する
拓扑依赖性配体结合控制鸟嘌呤四链体中的 DNA 复制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    高橋俊太郎;建石寿枝;佐藤しのぶ;竹中繁織;J. Plavec;杉本直己
  • 通讯作者:
    杉本直己
High pressure study of dynamics of non-canonical nucleic acid structures
非规范核酸结构动力学的高压研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    早乙女 友規; Sawaros Onchaiya;城所 俊一;黒田 裕;S. Takahashi
  • 通讯作者:
    S. Takahashi
Chemical modulation of DNA replication by topology- dependent ligand binding on guanine quadruplexes
通过鸟嘌呤四链体上的拓扑依赖性配体结合对 DNA 复制的化学调节
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Takahashi;A. Kotar;H. Tateishi-Karimata;S. Bhowmik;Zi-Fu Wang;Ta-Chau Chang;S. Sato;S. Takenaka;J. Plavec;N. Sugimoto
  • 通讯作者:
    N. Sugimoto
Volumetric Strategy for Quantitatively Elucidating a Local Hydration Network around a G-Quadruplex
定量阐明 G-Quadruplex 周围局部水化网络的体积策略
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.2c01075
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Matsumoto Saki;Takahashi Shuntaro;Bhowmik Sudipta;Ohyama Tatsuya;Sugimoto Naoki
  • 通讯作者:
    Sugimoto Naoki
Chemical Modulation of DNA Replication along G-Quadruplex Based on Topology-Dependent Ligand Binding
  • DOI:
    10.1021/jacs.1c05468
  • 发表时间:
    2021-09-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Takahashi, Shuntaro;Kotar, Anita;Sugimoto, Naoki
  • 通讯作者:
    Sugimoto, Naoki
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  • 作者:
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