1分子鎖観測によるDNA高次構造相転移と遺伝子活性のスイッチング

通过单分子链观察DNA构象相变和基因活性切换

基本信息

批准号：
05J01620
负责人：
中井唱
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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

项目摘要

ヌクレオソームにおいて高塩濃度でDNAがヒスドンから解離する現象のメカニズムを、実験と理論の両面から解明した。塩化ナトリウム濃度の増加に伴いDNAがピストンから外れるが、0.3M付近から解離が始まり、0.75Mではほぼ全てのピストンが解離状態にあることをAFM観察により明らかにした。また0.7M塩化ナトリウム存在下では温度上昇によりヌクレオソーム数が増加することを見出した。これは、DNAとピストンがヌクレオソームを形成している方が溶液中の小イオンも含めた系のエントロピーが大きい事を示しており、理論計算による検証を行なった。凝縮剤の価数を変化させた時のDNA凝縮転移様式や凝縮構造の違いについて蛍光顕微鏡を用いた分子観測実験を行なった。3、5、9量体のpoly-L-lysineではDNAは広がったランダムコイル状態からコンパクトな状態に凝縮する際に、2状態の共存状態を経る不連続転移を示すが、92、981量体では共存状態は見られず、DNAのサイズが徐々に減少する緩慢転移で、構造は3,5、9量体で見られるものよりやや膨潤した構造であった。また、価数が小さいときは価数が1増加することに転移に要するlysineのモノマー量が1ケタずつ減少していくが、92、981量体ではDNAのリン酸基と等しいlysineのモノマー量で凝縮が起こる。このように、lysineの重合度に応じて2種類の凝縮様式があることを明らかにした。この内容は、Biomacromolecules誌に公表されている。また、大学院での研究成果を学位申請論文にまとめ、3月に博士(理学)の学位を取得した。

我们已经从实验和理论上阐明了高盐浓度下 DNA 从核小体中组氨酸解离的机制。 AFM观察发现，随着氯化钠浓度的增加，DNA从活塞上脱离，但在0.3M左右开始解离，在0.75M时，几乎所有活塞都处于解离状态。我们还发现，在 0.7M 氯化钠存在的情况下，核小体的数量随着温度的升高而增加。这表明当DNA和活塞形成核小体时，包括溶液中小离子在内的系统的熵更大，我们通过理论计算验证了这一点。我们利用荧光显微镜进行了分子观察实验，研究了当缩合剂的价数改变时，DNA缩合转变模式和缩合结构的差异。在 3 聚体、5 聚体和 9 聚体聚 L-赖氨酸中，DNA 从展开的随机卷曲状态凝结到致密状态时，通过两种状态的共存表现出不连续的转变，但在 92 聚体、981 聚体聚赖氨酸中，DNA 表现出不连续的转变。 -L-赖氨酸，在这种情况下没有观察到共存，但有一个缓慢的转变，其中 DNA 的大小逐渐减小，并且结构比 3-、5-和 9-mers 中所见的结构稍微膨胀一些。此外，当化合价较小时，化合价每增加，转移所需的赖氨酸单体的量就会减少一个数量级，但在92和981 mers的情况下，赖氨酸单体的量等于磷酸基团的量DNA 发生缩合。因此，我们揭示了根据赖氨酸聚合度的不同，存在两种类型的缩合模式。该内容已发表在《生物大分子》杂志上。此外，他将研究生院的研究成果总结成学位申请论文，并于3月获得博士学位（理学）学位。