分子クラウディング環境下で核酸が形成する構造と相互作用エネルギー因子の解明

阐明分子拥挤环境中核酸形成的结构和相互作用能量因子

基本信息

批准号：
17760629
负责人：
中野修一
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760629/
关键词：
分子クラウディング温度ジャンプ法塩基対形成速度活性化エネルギーリボザイム RNA加水分解フォールディング水の活量 DNA二重鎖構造ポリエチレングリコール RNA加水分解反応データベース熱力学的安定性金属イオン濃度

项目摘要

本研究は、細胞内環境を模倣した分子クラウディング実験系を構築することで、in vitroとin cellの橋渡しとなるような核酸構造と熱力学的安定性のデータベースを構築し、細胞内の核酸の機能に関する知見を得ること目的としている。昨年度に得られた核酸構造と塩基対の熱安定性に対する分子クラウディング効果の知見を基に、平成18年度は二次構造形成速度とリボザイム反応に対する効果を調べた。温度ジャンプ法を用いてワトソン-クリック塩基対の形成速度と解離速度に対する分子クラウディング効果を定量的に明らかにし(Nucleic Acids Symp.Ser.2006,50,205-206)、さらに活性化エネルギーを算出することで、二次構造形成において核となる塩基対形成に関する重要な知見を得ることができた(Chem.Commun.2007,in press)。さらに、塩濃度変化に応答して二次構造が変化する核酸配列を用いることで、分子クラウディングは核酸の二次構造変化や実効塩濃度にはほとんど影響がないことも見出した(Nucleic Acids Res.,2007,35,486-494)。また、分子クラウディングはハンマーヘッド型リボザイムの活性を大きく向上させ(Nucleic Acids Symp.Ser.2006,50,81-82)、さらに興味深いことに、リボザイムのターンオーバーや活性構造のフォールディングまでもを促進させるという結果が得られた。この知見は、細胞内における高いリボザイム活性を説明するものと考えている。昨年度と今年度に得られた核酸構造やその熱力学的安定性、そして構造形成に関する相互作用データベースを考慮すると、核酸の構造安定性とその形成速度は水の活量の影響を大きく受け、分子クラウディングによってリボザイム活性構造のフォールディングが促進されるものと推察された。

这项研究旨在建立一个核酸结构和热力学稳定性数据库，通过构建模拟细胞内环境的分子云实验系统，可以成为体外和细胞之间的桥梁，并深入了解细胞内核酸的功能。基于分子云对去年获得核酸结构和碱基对的热稳定性的影响，2006年对二次结构形成速率和核酶反应的影响进行了研究。通过定量阐明使用温度跳跃方法（核酸symp.Sermp.Serm。2006，50，50，205-206）对Watson-Crick碱基对的形成和解离速率的分子造成影响，并进一步计算激活能，我们能够在二级结构形成中获得有关核心碱基对的重要发现（Cheme）。此外，通过使用核酸序列，其中二次结构对盐浓度变化的响应发生变化，分子云对二次结构的变化和核酸的有效盐浓度几乎没有影响（核酸res。，2007，35，35，486-494）。此外，分子云显着增强了锤头核酶的活性（核酸Symp.Ser.2006，50，50，81-82），更有趣的是，促进了核酶周转率，甚至是主动结构的折叠。人们认为这一发现可以解释细胞内的高核酶活性。考虑到有关核酸结构的相互作用数据库，它们的热力学稳定性以及去年和今年获得的结构形成，据估计，核酸的结构稳定性及其形成速率受水活性的很大影响，分子云促进了核糖成核糖成活性结构的折叠。