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水を舞台とするDNAの高次構造相転移

水介导的DNA高阶结构相变

基本信息

批准号：
16041225
负责人：
吉川研一
金额：
$ 9.28万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

数十kbp(キロ塩基対)以上のサイズのDNA分子は、膨潤したコイルと折り畳まれたコンパクトな凝縮状態との間で、密度差が数万倍に及ぶ不連続な転移(一次相転移)を示すことを見出し、系統的な研究を進めてきている。特に最近、我々のDNA単一分子計測の実験より、3-4価の多価カチオン存在下において温度の上昇により折り畳み転移が促進されることが明らかになった。これは、折り畳み転移がエントロピーを大きくさせていることを意味しており、水溶媒ならではの特殊性が現れていることを示している。DNAにとって水は良溶媒であるので、その温度依存性は全く異なるメカニズムによると考えられる。そこで、これまでの単一分子鎖の構造転移に関する実験を更に展開するとともに、水媒質の特異性を取り入れた理論的なモデルを作り上げることを目的として次の研究を進めた。1.水溶液の誘電率を変化させながらDNA凝縮転移に関する実験を行うことにより、DNAの凝縮転移が起こる際にDNA分子鎖の負電荷の約87〜88%が中和されていることが明らかになった。また、水溶液中に含まれるカチオンのイオン半径が大きく寄与していることも明らかになった。すなわち、原子番号の大きいカチオンの方がイオン半径が大きいためPNAとの結合能は小さくなると考えられるが、実際には、水和により実効的なイオン半径が逆転するため原子番号が小さいカチオンの方がDNAとの結合能が小さくなる。その結果、原子番号の大きいカチオンの方がDNAの凝縮能が高くなると考えられる。2.真核細胞の中では、DNAはヒストンと結合しクロマチンと呼ばれる複合体を形成して存在している。そこで、正電荷を帯びたナノ粒子をヒストンに見立てて、DNAとナノ粒子との複合体の形成に関して実験を行った。その結果、ナノ粒子を加えることによって、DNAはより凝縮しやすくなることを明らかにした。

DNA molecules of tens of kbp or more, swollen DNA molecules, condensed state The difference in density is tens of thousands of times, and the phase shift (one phase shift) is not continuous, and the systematic research is carried out. Specially recently, my DNA single molecule measurement and 3-4価の多価カチオン exist The lower temperature rises and the temperature rises.これは, folded 畳み転movable がエントロピーを大きくさせていることを meansしており, water-soluble solvent ならではのspeciality がNow れていることをshow している. DNA is a good solvent for water, and it is a good solvent for temperature dependence.そこで、これまでの単一molecule lockのstructural転movableに关する実験をchangeにDevelopmentするとともに、water mediumのモデルを作り上げることをPurpose and として时の Research on the specificity theory. 1. The dielectric constant of aqueous solution is changed, the DNA condensation is changed, the DNA is condensed, and the DNA is condensed. The negative charge of the DNA molecule lock is about 87~88% neutralized by the negative charge of the DNA molecule.また, the aqueous solution contains まれるカチオンのイオンradius and していることも明らかになった.すなわち、atomic numberの大きいカチオンのsquare がイオンradius が大きいためPNAとの合能は小さくなると卡えられるが、実The なイオンradius of the には, water and the により実 effect is the inverse 転するためatomic numberが小さいカチオンのsquareがDNAとのbinding energyが小さくなる.そのRESULTS, atomic numberの大きいカチオンのsquareがDNAのcondensation energyが高くなると考えられる. 2. In eukaryotic cells, DNA and DNA are combined to form complexes.そこで, positive charge を帯びたナノparticle をヒストンに见立てて, DNA とナノparticle とのcomplex の Formation に关して実験を行った.その result, ナノ particle を加えることによって, DNA はよりcondensation しやすくなることを明らかにした.