原子間力顕微鏡を用いた転写因子/DNA相互作用の解析

使用原子力显微镜分析转录因子/DNA 相互作用

• 批准号: 09277212
• 负责人: 竹安 邦夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09277212/
• 关键词: 転写因子; 原子間力顕微鏡; ヌクレオソーム; ヒストン

本研究では、解像力<nmの原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いて、タンパク質との相互作用により生じる特定の遺伝子の高次構造を解析する。この方法は、生の試料そのものを直接可視化する。更に、水溶液中でも画像が得られ、生理的条件に近い状態で試料の画像解析ができる。転写因子結合により形成されるDNAのループ構造やクロマチンの構造といった現在提唱されているモデルが、AFMによる可視化で直接証明あるいは修正できると期待される。本年度は(1)AFMの応用法の確立:AFMは新しい物理学的方法であるので、まず、生物学における利用法を検討し、タンパク質を構成するサブユニットの会合様式の推定、タンパク質(転写因子)の重合度とDNA上での結合部位の決定、回文塩基配列によるDNAのステムループの検出などに応用可能であることを示した。(2)単離した真核生物遺伝子(Na/K-ATPase αサブユニット遺伝子、βグロビン遺伝子等)の数万塩基対からなる発現調節部位全体における転写因子結合様式をAFMで解明した。即ち、筑波大学の五十嵐らとの共同でヒトβグロビン遺伝子エンハンサー領域(18kb)に対する調節タンパク質(Maf1/Bach1ヘテロニ量体)の結合様式を調べた結果、DNaseに対する高感受性領域を中心に2つのDNAループが集結することが判った。これは、DNA上の3箇所に結合したMaf1/Bach1ヘテロニ量体がBach1を介してそれぞれ集結することによる。(3)単離した真核生物遺伝子とヒストンとでヌクレオソームを再構成し、その高次構造をAFMを用いて解析する:本年度は、久留米医科大学(現大阪大学)の浦と共同で5SRNA遺伝子とヒストンとでモノヌクレオソーム、ダイヌクレオソームを再構成し、そのAFMによる可視化に成功した。ヌクレオソームに巻かれたDNAの長さ(-150塩基対)、ヌクレオソーム間の距離(-50塩基対)は実測可能であった。

In this study, we analyzed the higher-order structures of specific molecules generated by the interaction between atoms and substances with Atomic force microscopy (AFM) with resolution force <nm. This method allows for direct visualization of the raw material. In addition, in aqueous solution, the portrait can be obtained, physiological conditions, near the middle state, the portrait analysis of the sample can be obtained. The structure of the DNA binding factor is directly demonstrated by visualization of the DNA binding factor and AFM. This year, we established (1)AFM's application:AFM is a new physical method to investigate, analyze, and utilize biological methods to estimate, estimate, determine, and determine the coincidence degree of DNA, determine the binding site of DNA, and demonstrate the possibility of using AFM. (2)AFM has been used to explain the expression and regulation of gene binding in eukaryotic genes (Na/K-ATPase α-ATPase, β-ATPase, etc.) That is to say, the University of Tsukuba's Igarashi joint research on beta gene expression in the domain (18kb) for the regulation of protein (Maf1/Bach1) for the binding model of DNA expression in the center of the highly sensitive domain. The three sites on the DNA are bound to each other. (3)AFM analysis of eukaryotic genes and their higher order structures: This year, we successfully visualized 5S RNA genes and their structures at Kurumi Medical University (now Osaka University). The length of the DNA in the right column (-150 basis pairs) and the distance between the right column (-50 basis pairs) can be measured.

项目成果

K.Takeyasu: "Molecular Assembly of Biological Macromolecules Studied by Atomic Force Microscopy : Quantitative analyses of membrane structures and DNA-protein interactions." Biopoymer Analysis (In press) (未定), (1998)

K.Takeyasu：“原子力显微镜研究的生物大分子的分子组装：膜结构和 DNA-蛋白质相互作用的定量分析”（待出版）（TBD），（1998 年）

F.Tokumasu: "Atomic Force Microscopy for Biochemist." Seikagaku. 69. 429-433 (1997)

F.Tokumasu：“生物化学家的原子力显微镜。”

Y.Feng: "The Drosophila Na,K-ATPase a-subunit gene : gene structure,promoter function,and analysis of a cold-sensitive recessive lethal mutation." Genes and Function. 11. 99-117 (1997)

Y.Feng：“果蝇Na,K-ATP酶a亚基基因：基因结构、启动子功能和冷敏感隐性致死突变分析。”