【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】17H03088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA / 高次構造 / 1分子検出 / 構造転移 / 速度 / 蛍光 / blinking / １分子計測 / 1分子計測 / DNA高次構造 / 蛍光相関分光

【研究成果の概要】

研究代表者がこれまで進めてきた、蛍光点滅現象（blinking）の理解・制御・活用に基づいた1分子レベル分析・診断法（Kinetic Analysis based on the Control of the fluorescence Blinking: KACB法）を発展させ、DNA高次構造転移の1分子観測法を確立した。酸化・還元反応によるblinkingの制御により、DNAのヘアピン、二本鎖、B型、A型の各構造の1分子識別を達成し、これにより新たなDNA1分子検出法を開発した。blinkingパターンの時間変化を追跡し、機能性RNAの構造転移の1分子検出に成功した。

【研究の社会的意義】

本研究で開発した、KACB法は、様々な分子の1分子検出、そして、その分子のダイナミクスに関する情報の抽出を可能年、様々な、1分子分析、診断法の開発へとつながる基盤技術として期待される。2014年にノーベル化学賞が贈られた、超解像顕微鏡の開発においては、1つ1つ蛍光分子から点を描き、点描画のように高解像度の画像が得られる。本研究では、蛍光分子から点を描くだけでなく、各蛍光分子から発せられる情報をもマッピング可能な技術へと発展すると期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】ケミカルバイオロジー

【研究領域課題番号】15K12755 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA / supercoil / fluorescence / blinking / 1分子測定 / 超らせん / 1分子計測 / 三本鎖 / 蛍光相関分光 / 速度 / DNA高次構造 / 蛍光 / 3重鎖

【研究成果の概要】

生体内においてDNAは、2重らせんをほどくように（2本の鎖の巻きつき回数を減らすように）ねじられた状態で存在していて、このようなねじれは負の超らせん（negative super coil）と呼ばれます。本研究では、負の超らせんによりDNAがほどけた際に生じると考えられている、DNA３重鎖構造を1分子レベルで検出する方法を開発しました。光をあてると光る蛍光分子と呼ばれる分子が、蛍のように点滅する現象＝蛍光のblinkingを操ることにより可能となりました(KACB法:Kinetic Analysis based on the Control of fluorescence Blinking)

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】23655155 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking / 三重項励起状態 / 遺伝子診断 / 一分子計測（SMD） / RNA / 蛍光 / FCS / モレキュラービーコン / 診断 / １分子 / 一塩基多型

【研究成果の概要】

様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなることがわかった。これにより、蛍光分子をモレキュラービーコンのループ部位に導入することにより、検出したいターゲット鎖をblinkingの観測により1分子レベルで検出することに成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)