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Quantitative prediction of nucleic acid structures and functions affected by spaciotemporal environmental factors in cells

细胞内时空环境因素影响的核酸结构和功能的定量预测

基本信息

批准号：
22H04975
负责人：
杉本直己
金额：
$ 126.3万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-27 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

研究期間の初年度である2022年度は、当初の研究計画に従い、細胞内の時空環境による核酸構造への影響を【知る】研究を中心に遂行した。非標準的なDNA構造であるグアニン四重らせん（G4）構造に関して、高圧力環境下での熱安定性解析を行った。その結果、G4構造の基礎となる積層されたカルテット構造が、構造形成に伴い脱水和を引き起こすことを見出した（Anal. Chem., 94, 7400 (2022)）。また、長期的な時間経過を考慮した細胞老化とDNA構造の関連を解析した結果、老化細胞で促進されるDNAのメチル化反応がG4構造によって抑制されることが見出された（Chem. Commun., 58, 12459 (2022)）。これらの成果により、G4構造が細胞内の自由水濃度の変動に応じて構造安定性を変化させ、DNAの化学修飾状態を調節している可能性が示された。RNAが形成する高次構造についても、その基礎構造として欠かせないシュードノット（PK）構造の熱安定性解析を行った。PK構造に欠かせないステム領域に焦点を絞り、PK構造からヘアピン構造への変化における熱安定性解析を行った結果、このステム領域の安定性を最近接塩基対モデルから予測可能であることを示す結果を得た（Chem. Commun., 58, 5952 (2022)）。本成果は、PK構造に関するSETUPパラメータの取得に重要な知見となる。2022年度はさらに、G4構造に関して、その安定性が生体反応にどの程度影響を及ぼすのかを予測しつつ、G4構造に依存した遺伝子発現を制御するツールの開発を目指し、G4構造に結合する化合物の解析を行い、当初の計画に先行して研究成果が得られた。具体的には、国際共同研究によりルテニウムを配位した新規の金属錯体を合成し、この化合物がG4構造の中でもイス型トポロジーに結合して複製反応を抑制することを明らかにした（J. Am. Chem. Soc., 144, 5956 (2022)）。

In the first year of the study, the research center will be implemented in 2022, according to the original research plan, the influence of the spatial and temporal environment in the cell and the nucleic acid structure. Analysis of thermal stability of non-standard DNA structure under high pressure environment As a result, the foundation of the G4 structure is layered and the structure is formed with dehydration and initiation. Chem., 94, 7400 (2022)）。The analysis of the relationship between cell aging and DNA structure in consideration of long-term aging results in the promotion of DNA transformation and G4 structure inhibition in aging cells (Chem. Commun., 58, 12459 (2022)）。The results show that the G4 structure can change the free water concentration in the cell, change the structural stability, and regulate the chemical modification state of DNA. Analysis of thermal stability of high-order structures formed by RNA and basic structures PK structure, structure, structure and transformation of the field focus, PK structure, structure and transformation of the thermal stability analysis results, stability of the field of the nearest connection basis, prediction of the possibility of the results obtained (Chem. Commun., 58, 5952 (2022)）。This work is related to PK structure, SETUP and acquisition of important knowledge. In 2022, the G4 structure is related to the development of the G4 structure, the stability of the G4 structure, the influence of the G4 structure on the biological reaction, the prediction of the G4 structure, the control of the generation of the G4 structure, the development of the G4 structure, the analysis of the G4 structure and the combination of the G4 structure, and the preliminary research results. Specific international joint research on the synthesis of new metal complexes in the G4 structure and the inhibition of replication of these compounds has been carried out (J. Am. Chem. Soc., 144, 5956 (2022)）。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Applicability of Nearest-neighbour Model for Pseudoknot RNAs

假结 RNA 最近邻模型的适用性

DOI：
10.1039/d1cc07094k
发表时间：
2022
期刊：
Chem. Commun.
影响因子：
0
作者：
S. Satpathi;T. Endoh;and N. Sugimoto
通讯作者：
and N. Sugimoto

Applications of nearest-neighbor parameters for RNA/DNA hybrid duplexes in the advancement of therapeutics

RNA/DNA 杂交双链体的最近邻参数在治疗学进展中的应用

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Dipanwita Banerjee;Hisae Tateishi-Karimata;Saptarshi Ghosh;Shuntaro Takahashi;Tatsuya Ohyama;Tamaki Endoh;Maria Toplishek;Marko Trajkovski ;Janez Plavec;Naoki Sugimoto
通讯作者：
Naoki Sugimoto

Crystallographic studies of ruthenium polypyridyl complexes bound to G-quadruplexes: Towards design, specificity, and function

与 G-四链体结合的钌聚吡啶配合物的晶体学研究：设计、特异性和功能