四重鎖DNAを利用したヘム錯体の空間配列制御とヘム核酸創製

使用四链体 DNA 血红素复合物的空间排列控制和血红素核酸的产生

• 批准号: 18033006
• 负责人: 山本 泰彦
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18033006/
• 关键词: 核酸; ヘム錯体; 四重鎖DNA; G-カルテット; 電気化学; NMR; 機能性核酸; π・πスタッキング; 配位結合; 分子認識; π-πスタッキング

四重鎖DNAにおける自己組織化を利用してヘムの空間配置を制御し、調製される新規"ヘム核酸"の構造と機能の相関関係を解析することにより、ヘム核酸を新規機能性材料として展開するために必要な基礎的知見を得ることを目的に研究を行った。四重鎖DNAを構成するG・カルテットとヘムがほぼ同じ大きさのπ平面をもっことから、疎水性相互作用とヘム鉄への核酸塩基の配位により、ヒト染色体末端におけるテロメア部位の基本配列であるd(TTAGGG)により形成される平行型四重鎖DNA[d(TTAGGG)]_4はヘムと1:1複合体を形成することを見いだしている。また、[d(TTAGGG)]_4は、3'-末端のG-カルテットの分子間スタッキングにより二量化することも明らかにしている。本研究では、これらの知見に基づいて、四重鎖DNAを利用してヘム錯体の空間配列制御とヘム核酸の創製を行う。具体的には、四重鎖DNAの二量化反応などを利用し、2つのヘムを0.7-1.5nmの範囲に配置した複合体を調製し、ヘム間の相互作用について検討した。その結果、DNA塩基配列の選択により四重鎖DNAにヘム2分子を導入することが可能であることを見いだすと共に、四重鎖DNAの安定二量体を形成させる方法開発し、ヘムの空間配置を制御するための基礎的知見を得ることができた。また、ヘム核酸の軸配位子と酸化還元電位の関係:H_2O(orvacant)、イミダゾール、メルカプトエタノールを第六配位子としてもつヘム核酸それぞれの酸化還元電位(Em)をSquare wave voltammetry法により測定した(Em=-91mV(H_2O or vacant),Em=-145mV(イミダゾール),Em=90mV(メルカプトエタノール))が得ら、ヘム核酸においてもヘムタンパク質と同様に、第六配位子の元素がS、O、Nの順にEmが低下することが確認された。このように、軸配位子の交換によりさまざまな酸化還元電位を示すヘム核酸を創製できることも明らかにした。

4-fold lock DNA self-organization, control, modulation, analysis of the structural and functional relationships of new nucleic acids, development of new functional materials, basic knowledge, and research Quadruple lock DNA formation: G·C·T·G·T·G·G [d(TTAGGG)]_4, 3'-terminal G-terminal intermolecular space, and the two quantization of the two molecules. In this study, we investigated the use of quadruple locked DNA in the spatial alignment of DNA and the creation of DNA. The specific double quantization of DNA and quadruple lock DNA is discussed in the following ways: modulation of complex and interaction between two pairs of DNA molecules in the range of 0.7- 1.5 nm. As a result, the selection of DNA base alignment and the introduction of quadruple-locked DNA 2 molecules are possible. Methods for the formation of stable quadruple-locked DNA 2 molecules are developed. Basic knowledge of spatial allocation and control is obtained. The relationship between acid reduction potential and axial ligand of nucleic acid is:H_2O(orvacant), Em, Em, Em=-91mV (H_2O or vacant),Em=-145mV(Em),Em= 90mV (Em). The exchange of ligands between the two groups of molecules is a key factor in the development of nucleic acids.

项目成果

Thermodynamics of dimerization of parallel G-quadruplex DNAs through the end-to-end stacking of 3'-terminal G-quartets

通过 3 端 G 四联体的端到端堆叠实现平行 G 四联体 DNA 二聚化的热力学

• 发表时间: 2007
• 作者: N. Sakuma;M. Ozawa;S. Kawano;H. Mita;H. Hemmi;and Y. Yamamoto
• 通讯作者: and Y. Yamamoto

Field dependence study of 19F NMR signal of hemoprotein recomstituted with a ring fluorinalted heme

用环状氟化血红素重组血红素蛋白的 19F NMR 信号场依赖性研究

• 发表时间: 2007
• 作者: T;Miyazaki
• 通讯作者: Miyazaki

Local conformational transition of Hydrogenobacter thermophilus cytochrome c552 relevant to its redox potential

嗜热氢杆菌细胞色素 c552 的局部构象转变与其氧化还原电位相关

• 发表时间: 2007
• 期刊: Biochemistry 46
• 作者: S. J. Takayama;Y. Takahashi;S. Mikami;K. Irie;S. Kawano;Y. Yamamoto;H. Hemmi;R. Kitahara;S. Yokoyama;and K. Akasaka
• 通讯作者: and K. Akasaka

^19F NMR study of the acid-alkaline transition of metmyoglobin and methemoglobin bearing a fluorinated heme

^19F NMR 研究高铁肌红蛋白和带有氟化血红素的高铁血红蛋白的酸碱转变

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Shibata;K. Mizuseki;S. Nagao;Y. Hirai;S. Kawano;S;Nagatomo;Y. Yamamoto;and A. Suzuki
• 通讯作者: and A. Suzuki

Dimerization of Parallel G-quadruplex DNAs Formed from d(TTAG3)and the Related Sequences

d(TTAG3) 形成的平行 G-四链体 DNA 的二聚化及相关序列

• 发表时间: 2007
• 作者: Sakuma;N.
• 通讯作者: N.