19F NMR分子技術の開発によるヒト細胞内DNA及びRNA高次構造の解明

ヒト細胞内のDNA及びRNA高次構造は重要な生物学的役割を果たし、いくつかの疾患と重要な関係があることが報告されている。ヒト細胞内のDNA及びRNA高次構造を調べることは、それら高次構造の生物学的機能の理解と疾患治療薬の開発に役立つ。しかし、現在、最も有力な構造生物学的手法（X線結晶構造解析法など）は、生きた細胞に適用できないために、現状では、細胞内での高次構造を直接解析する有効な手段は少ない。このような背景を踏まえて、我々は“フッ素科学”を応用することで、In-Cell 19F-NMRにより上述の問題点を一挙に解決する。申請研究計画では、フッ素を含む19F-NMRセンサーを創製し、DNA及びRNA配列に導入して、In-Cell 19F-NMRによりヒト細胞中におけるDNA及びRNA高次構造を解析する。またこれらの高次構造とタンパク質の相互作用を解明する。この方法により、細胞内のDNA及びRNA高次構造の重要な生物学的役割をIn Cellで解明するための研究基盤を構築する。2022年度はIn-Cell 19F-NMRを駆使して、細胞内テロメア四重鎖DNA及びRNA構造を解析し、Z型DNA及びRNAの検出を行なった。細胞内の四重鎖構造について、研究成果を3篇の論文および2編の図書として発表し、また国際学会で3件の発表を行なった。

ヒト細胞内のDNA及びRNA高次構造は重要な生物学的役割を果たし、いくつかの疾患と重要な関係があることが報告されている。ヒト細胞内のDNA及びRNA高次構造を調べることは、それら高次構造の生物学的機能の理解と疾患治療薬の開発に役立つ。しかし、現在、最も有力な構造生物学的手法（X線結晶構造解析法など）は、生きた細胞に適用できないために、現状では、細胞内での高次構造を直接解析する有効な手段は少ない。このような背景を踏まえて、我々は“フッ素科学”を応用することで、In-Cell 19F-NMRにより上述の問題点を一挙に解決する。申請研究計画では、フッ素を含む19F-NMRセンサーを創製し、DNA及びRNA配列に導入して、In-Cell 19F-NMRによりヒト細胞中におけるDNA及びRNA高次構造を解析する。またこれらの高次構造とタンパク質の相互作用を解明する。この方法により、細胞内のDNA及びRNA高次構造の重要な生物学的役割をIn Cellで解明するための研究基盤を構築する。2022年度はIn-Cell 19F-NMRを駆使して、細胞内テロメア四重鎖DNA及びRNA構造を解析し、Z型DNA及びRNAの検出を行なった。細胞内の四重鎖構造について、研究成果を3篇の論文および2編の図書として発表し、また国際学会で3件の発表を行なった。