低分子化合物による巨大DNAの折り畳みの立体制御

使用低分子量化合物立体控制大 DNA 折叠

基本信息

批准号：
09232228
负责人：
吉川研一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

荷電高分子鎖の折り畳み構造の制御方法の確立を目指して研究を行った。本年度は荷電高分子としては長鎖DNA分子に注目し、コイル-グロビュール転移との関連で、その高次構造変化について系統的に研究を進めた。得られた主要な成果は次の通りである。(1)側鎖にアミノ基を有するポリエチレングリコール(PEG-A)を加えることによるDNA分子の高次構造変化を、蛍光顕微鏡による単一分子観察法を活用することにより調べた。その結果、PEG-Aを添加すると、DNAの一分子内にグロビュール構造とコイル構造が共存する、分子内相分離構造が形成されることを見い出した。それに対して、中性の水溶性高分子であるPEGを用いたときには、DNA分子鎖はコイルからグロビュールへ不連続に変化した。透過電子顕微鏡による観察から、実際に分子内相分離しているDNA鎖の形態を計測することにも成功した。同様の分子内相分離構造は、中性の高分子である、ポリビニルピロリドンを凝縮剤として用いたときも生成することがわかった。(2)数μMの微量の鉄(III)イオンにより、DNA鎖は不連続な高次構造変化を行い、コイルからグロビュール状態へと移行することを、単分子計測により明らかにした。この状態の溶液に、アスコルビン酸を加え、鉄イオンを還元すると、DNA鎖はグロビュール状態からコイル状態に転移することを、蛍光顕微鏡観察から確認した。単一高分子の高次構造が、溶媒の酸化還元電位によって大きく変化することを見い出したものとして、この研究成果は意義深いと思われる。また、蛍光顕微鏡上のブラウン運動の計測から求めた流体力学的半径は、電子顕微鏡によって得られる凝縮体(グロビュール)のサイズとよく対応することも明らかとなった。

进行研究的目的是建立一种控制带电聚合物链的折叠结构的方法。今年，我们将重点放在长链DNA分子作为带电的聚合物上，并系统地研究了它们在线圈全球体转移背景下的构象变化。获得的主要结果如下：（1）通过使用荧光显微镜使用单个分子观测方法，研究了侧链上含有氨基链中含有氨基链的聚乙烯乙二醇（PEG-A）引起的DNA分子的构象变化。结果，发现当添加PEG-A时，形成了分子内相分离结构，其中球结构和线圈结构在DNA的一个分子中共存。另一方面，当使用中性水溶性聚合物PEG时，DNA链不连续地从线圈转换为球体。从使用透射电子显微镜的观测值，我们还成功地测量了DNA链的形态，这些DNA链实际上已经与分子内相分开。已经发现，当中性聚合物（中性聚合物）用作冷凝器时，类似的分子内相分离结构也会形成。（2）单分子测量结果表明，少量的铁（III）离子几种μm导致DNA链中的不连续构象变化，从线圈过渡到球状状态。通过荧光显微镜证实，在该状态下将抗坏血酸添加到溶液中，并减少了铁离子，并将DNA链从球状状态转移到盘绕状态。这项研究发现具有重要意义，因为它发现单个聚合物的较高结构由于溶剂的氧化还原潜力而显着变化。还揭示了从荧光显微镜上的布朗运动测量获得的流体动力半径很好地对应于电子显微镜获得的冷凝物（Blobule）的大小。