細胞内環境下における核酸相互作用エネルギーのデータベース化

细胞内环境核酸相互作用能数据库

基本信息

批准号：
15656213
负责人：
杉本直己
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656213/
关键词：
核酸相互作用分子認識定量化相互作用エネルギー crowing 共存分子 in vitro in cell

项目摘要

核酸や蛋白質などの生体高分子を対象とした物理化学的研究は、生物に見られる様々な現象を論理的に解釈するのに非常に重要な寄与を果たしてきた。最近ではRNA干渉など、学術研究の面でも医療目的の実用面でも注目される現象が報告されているが、自由に利用可能な技術とするためには、化学的な解析を通した理解が不可欠である。しかし、細胞内(in cell)環境は空間の30〜40%が蛋白質等に占められた混み合い(crowding)状態であるため、実験室におけるin vitro解析の実験条件と大きく異なる。そこで本研究では、核酸-核酸および核酸二蛋白質相互作用に関して、crowding環境下での相互作用エネルギーを定量化し、データベース化することを目的とした。まず、コントロールとして非crowding条件における核酸相互作用の定量化を行った。本研究代表者は、これまでに二重鎖核酸に関して相互作用エネルギーの定量化を行ってきており、情報の蓄積がある。今回、特殊な核酸の四重鎖構造と部分的な二次構造の組み合わせで触媒機能を発現するデオキシリボザイムに関して、相互作用エネルギーを算出し、また金属イオン濃度やpHといった環境因子の影響を定量化した。続いて、四重鎖構造に関して、crowding剤として中性のポリエチレングリコールと塩基性のプトレシンを高濃度で共存させて同様の解析を行ったところ、共存分子の種類によって、構造形成のエネルギーが異なることが示された。また、crowding条件下で、希薄溶液条件下と全く異なる高次構造を形成する例も見いだされた。これらの結果は、in vitro解析の結果を直接in cell環境での分子挙動の予測に用いることができない場合があることを示しており、新たなパラメータの開発が必要であることを示唆するものである。

针对核酸和蛋白质等生物聚合物的物理化学研究对于在生物体中观察到的各种现象的逻辑解释做出了非常重要的贡献。近年来，RNA干扰等现象在学术研究和实际医学用途中都引起了人们的关注，但为了使该技术能够免费使用，有必要通过化学分析来理解它。然而，细胞内环境处于拥挤状态，其中30%至40%的空间被蛋白质等占据，因此与实验室体外分析的实验条件存在显着差异。因此，本研究的目的是量化拥挤环境中核酸-核酸和核酸二蛋白相互作用的相互作用能，并创建数据库。首先，作为对照，我们量化了非拥挤条件下的核酸相互作用。迄今为止，主要研究人员已经量化了双链核酸的相互作用能并积累了信息。这次，我们计算了脱氧核酶的相互作用能，它通过特殊的核酸四链体结构和部分二级结构的组合来表达催化功能，并量化了金属离子浓度和pH等环境因素的影响。接下来，我们使用中性聚乙二醇和碱性腐胺作为高浓度的拥挤剂对四联体结构进行了类似的分析，发现结构形成的能量根据共存分子的类型而不同。此外，我们还发现了一个例子，在拥挤条件下形成了与稀溶液条件下完全不同的高阶结构。这些结果表明体外分析的结果可能无法直接用于预测细胞内环境中的分子行为，并表明需要开发新的参数。