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単一荷電高分子鎖の折り畳み転移の統計熱力学

单电荷聚合物链折叠转变的统计热力学

基本信息

批准号：
03F03200
负责人：
吉川研一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

凝縮剤の存在下、単分子の長鎖DNAはコイル状態と凝縮状態の間を一次相転移することが知られている。その理論的背景を考察し、統計熱力学的な議論を行うため、実験・理論の両面から研究を進め、次のような成果が得られた。・水溶液の比誘電率を80から170程度まで変化させ、DNAの一分子での凝縮過程を観察した。誘電率は、グリセリンなど、DNAと直接相互作用しない物質を水に溶解させて調整した。DNAの凝縮転移は、凝縮剤として4価のカチオンのスペルミンを用い、蛍光顕微鏡および透過型電子顕微鏡により観察した。その結果、一定の誘電率では、凝縮剤であるスペルミンの加える量を増やしていくにつれ、DNAは凝縮した。一方、スペルミン濃度を一定にした場合、比誘電率を上げていくと、DNAの凝縮は解けた。比誘電率とスペルミン濃度を変化させて観察することにより、DNAの凝縮転移が起こるスペルミン濃度は、比誘電率の指数関数になっていることが明らかになった。この結果から考察すると、凝縮転移の際、DNAの電荷の87〜88%が中和されていることになる。また、電子顕微鏡によって、比誘電率が大きくなると、DNAが凝縮した際のトロイド構造において、周辺部でDNA鎖が一部ほどけている状態も観察された。・DNAと正荷電を持つコアヒストン8量体との複合体は、クロマチンの基礎単位になっており、遺伝子発現を考える際にも重要である。そこで、DNAとさまざまなサイズの正荷電を持つナノパーティクルとの相互作用について実験的に研究した。蛍光顕微鏡ならびに透過型電子顕微鏡による観察によって、実際のクロマチン構造とよく似たrings-on-a-string構造が観察された。これは、クロマチンがどのように構成されているのかを統計熱力学的に考える上で重要な知見となるであろう。

In the presence of the condensation agent, the long-locked DNA of the single molecule can be phase-shifted once between the condensed state and the DNA state. The background of the theory is investigated, the discussion of statistical thermodynamics is carried out, and the theoretical research is carried out, and the results are obtained.・The specific dielectric constant of aqueous solution is around 80 and 170 degrees, and the condensation process of one molecule of DNA can be checked. The dielectric constant, DNA, direct interaction, water dissolution, and direct interaction are all adjusted. Condensation of DNA, condensation of DNA The use of ンを is used, and the transmission type electron radiator micromirror is used for inspection.そのresult, certain electrolyte rate では, condensation 剤であるスペルミンのaddえるquantity を嗗やしていくにつれ, DNA はcondensation した. On the one hand, when the concentration of スペルミン is constant, the specific dielectric rate is high, and the DNA is condensed and decomposed. Specific dielectric constant, concentration of DNA, concentration of DNA, condensation of DNA The concentration of こるスペルミンは and the specific permittivity index are related to the number of になっていることが明らかになった. The result of the investigation was the すると, the condensation transfer のinterior, and the DNA charge 87~88% neutralization されていることになる.また, electron micromirror によって, specific dielectric rate が大きくなると, DNA condensation した极のトロイドstructuralにおいて, ZhoubebuでDNAlockが一一ほどけているSTATEも観看された.・DNA positively charged をhold つコアヒストン 8-quantity body との complex は、クロマチThe basic unit of ンのなっており, the legacy of the child is now an important one.そこで, DNA とさまざまなサイズのpositive charge をhold つナノパーティクルとのinteraction について実験's に research した. The transmission electron micromirror is a transmission type electron micromirror, and the structure is similar to the rings-on-a-string structure.これは、クロマチンがどのように constitute the されているのかをstatistical thermodynamics に考える上でimportant な知见となるであろう.