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。

我们进行的研究旨在建立一种控制带电聚合物链折叠结构的方法。今年，我们重点关注作为带电聚合物的长链 DNA 分子，并系统地研究了它们与线圈-球体转变相关的高阶结构变化。得到的主要结果如下。 (1)通过使用荧光显微镜的单分子观察方法，研究由于在侧链上添加具有氨基的聚乙二醇(PEG-A)而导致的DNA分子构象的变化。结果，他们发现，当添加PEG-A时，会形成一种分子内相分离结构，其中在一个DNA分子内共存有球状结构和卷曲结构。相比之下，当使用中性水溶性聚合物PEG时，DNA分子链不连续地从卷曲变为球状。通过使用透射电子显微镜观察，他们还能够测量实际进行分子内相分离的 DNA 链的形态。研究发现，当使用中性聚合物聚乙烯吡咯烷酮作为缩合剂时，也会产生类似的分子内相分离结构。 (2)单分子测量表明，由于数μM的微量铁(III)离子，DNA链发生不连续的构象变化，并从卷曲状态转变为球状状态。荧光显微镜证实，当向该溶液中添加抗坏血酸以还原铁离子时，DNA链从球状状态转变为卷状状态。该研究结果被认为具有重要意义，因为已经发现单一聚合物的高阶结构根据溶剂的氧化还原电位而发生很大变化。研究还表明，使用荧光显微镜从布朗运动测量中确定的流体动力学半径与使用电子显微镜获得的冷凝物（球体）的尺寸非常一致。