DNAの高次構造変化と環境応答:その場操作の活用

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細胞内において、染色体DNAは、細胞分化、癌化、細胞周期などにより、著しくその形態を変化させることから、その構造特性を明らかにすることは、細胞機能を理解する上での重要な鍵となっている。しかしながら、ゲノムDNAの脚スケールでの高次構造変化と、nmレベルの一次、二次構造変化を統一的に捉える研究はその重要性に関わらず遅れている。本研究では、長鎖DNAの高次構造変化を実時間で"その場"計測するといった、本申請者らが発展させてきた実験手法を活用し、さらにミクロ流路やレーザートラップなどのミクロ操作手法も用いることにより、ゲノムDNAの構造と機能が、環境に応答してどのように変化するのかを明らかにすることを重要な課題としている。さらにミクロなスケールの生化学実験系を構築し、細胞サイズのリン脂質小胞を用いたモデル細胞系や実際の細胞を用いた研究の推進も目指している。結果として、以下のような成果が得られた。(1)プロタミンによりDNAの高次構造を制御したin vitroの実験系を用いて、ガンマ線照射によるDNA損傷の定量的計測を行い、DNAの高次構造と損傷の関係を明らかにした。(2)レーザートラップ法を応用することにより、溶液環境の変化によるプロタミン-DNA複合体の高次構造制御が可能なことを示した。(3)Pt二核錯体と長鎖DNAとの相互作用においては、経時的な観察から、DNAの高次構造と二次構造が共に特異的な変化(クロストーク)を示すことが明らかとなった。