海藻糖科研资料(日文).pdf
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1、ISSN 1349-1229No.275 May 20045独立行政法人理化学研究所2研究最前線DNA謎迫発見5SPOT NEWS用新神経変性疾患発症予防法可能性細胞接着完成神経細胞成熟7特集構造果役割小川智也 推進本部長横山茂之 副推進本部長聞10記念史料室理研創設尽力桜井錠二11TOPICS産業界 融合的連携研究制度運用開始新運用開始 開催受賞者懇談会開催平成16年度組織改編12原酒囲碁酵母mhr1変異体(右)正常体mtDNA娘細胞分配光学顕微鏡見、正常体変異体娘細胞出芽(下)。複製mtDNA蛍光色素標識、変異体mtDNA娘細胞分配分(上)。DNA謎迫発見 2理研 No.275 May 2
2、004研 究 最 前 線相同組換2機能相同組換何。話始。相同組換生物不可欠現象、研究重要見。体細胞核、23個染色体2 。父親母親1 伝。塩基配列同対染色体 相同染色体。生殖細胞作 、減数分裂 染色体1 分。正確1 分配、相同染色体同士留。DNA二本鎖切断、変(交叉)必要 。同時、切目周辺相手DNA鋳型 置換 ()。相同組換 (図1)柴田武彦主任研究員解説。相同組換結果、新遺伝子組合、子孫伝。相同組換、遺伝情報多様化生物環境変動適応進化 重要機能持。相同組換、一別重要機能 核DNA相同組換研究大 与、RecA遺伝子発見。1965年、米国A.J.Clark 、核DNA相同組換大腸菌突然変異体見。原
3、因遺伝子RecA。相同組換遺伝子最初発見。RecA遺伝子異常突然変異体、DNA修復 分 。相同組換DNA修復 生殖細胞減数分裂伴相同組換、自積極的DNA二本鎖切断。一方、体細胞活性酸素紫外線 DNA切断。DNA二本鎖、一本傷、一本(相補鎖)鋳型修復。、二本 切断、修復細胞死 考。実、体細胞二本鎖切断起、効果的修復機構。相同組換 柴田主任研究員解説。体細胞2 相同染色体、姉妹染色体。二本鎖切断起、染色体対応DNA鋳型修復DNA修復伴相同組換、遺伝情報維持重要機能。遺伝情報多様化維持。相同組換一見、相反2機能持、進化遺伝深 現象二本鎖切断酵素追RecA遺伝子作 質、相同組換 機能担 明、柴田主任研
4、究員。RecA、DNA切断端一方DNA鎖削一本鎖、傷二本鎖相同部分潜込相補鎖二本鎖作“相同DNA対合”重要担 質(図1)。論文発表1979年。発見与 大 、相同組換、遺伝学代 生化学的DNA謎迫発見柴田武彦中央研究所柴田遺伝生化学研究室主任研究員凌楓中央研究所柴田遺伝生化学研究室先任研究員柴田武彦主任研究員SHIBATA Takehiko遺伝情報多様化維持。DNA相同組換、進化遺伝深。凌楓先任研究員LING Feng DNA研究 病気老化制御。柴田遺伝生化学研究室研究一言 DNA相同組換。相同組換現象見20世紀初頭、高校教科書“乗換”“交叉”出遺伝学。、何起分子分、10年 柴田武彦主任研究員語
5、。今、相同組換研究新展開迎。相同組換研究、核DNA中心。私、注目 DNA(mtDNA)相同組換研究取組、最近、思発見。mtDNA異常、症老化深。研究進展、原因解明、対策可能期待。DNA二本鎖切断相同相同 DNA 対合(一本鎖 DNA傷相同二本鎖傷相同二本鎖 DNA 中潜込、相補鎖二本鎖中潜込、相補鎖二本鎖作)作)傷相補鎖傷相補鎖失配列回復失配列回復切断端置換鎖二本鎖作不足部分不足部分修復合成不整対合(赤青不整対合(赤青)修復(赤赤)合成部分一方合成部分一方切断端二本鎖作不足部分不足部分修復合成交叉不整対合修復不整対合修復、最外側2DNA鎖交差点(緑矢印)切交叉切断末端一方切断末端一方 DNA
6、鎖削一本鎖部分削一本鎖部分一本鎖一本鎖 DNA RecA 質(緑丸)結合質(緑丸)結合3No.275 May 2004 理研研究盛 遺伝学、相同組換染色体同頻度起 考。1960年代末、相同組換決場所始 仮説、英国H.Whitehouse 出。仮説、解析結果 説明。、相同組換開始場所制御機構、解明。相同組換決場所始、特定塩基配列認識、二本鎖切断酵素。私、探 思 柴田主任研究員1983年、特定塩基配列DNA二本鎖切断酵素 Sce 酵母見。Sce核DNA相同組換開始制御考、研究進。、核DNA 、mtDNA相同組換働酵素。発見、柴田主任研究員mtDNA相同組換研究始。DNA 動物植物真核生物細胞中小器
7、官、酸素呼吸 細胞活動必要生産。起源、真核生物祖先細胞寄生原核生物考。痕跡、核DNA独立DNA持。、mtDNA遺伝子、酸素呼吸、mtDNA組換複製遺伝子核DNA。私見Sce、mtDNA働 分、柴田主任研究員笑。子供mtDNA100母親由来。父親由来mtDNA精子、受精 分解。mtDNA相同組換知、注目。一方、酵母mtDNA相同組換知、1970年代 盛研究。、。当時、mtDNA相同組換役割考 、mtDNA細胞、数百数千個。損傷支障、修復機構必要 考。現在、mtDNA修復機構、多 生物明。DNA相同組換突然変異体柴田遺伝生化学研究室、mtDNA相同組換機構 詳研究、酵母使 mtDNA相同組換突然変
8、異体作製始。1993年。突然変異体絶対必要、広認識 柴田主任研究員語。突然変異体、原因遺伝子特定、遺伝子作 質機能解析、遺伝子解明大前進。、多 研究者努力、mtDNA相同組換突然変異体 。壁 突破口開、中国江蘇省出身凌楓先任研究員。難 当時語凌先任研究員、有核無核細胞融合技術使mtDNA相同組換突然変異体検出 開発。機能、1995年突然変異体 1個 mtDNA相同組換突然変異体分離初、世界中注目 集。突然変異体、mhr1名付遺伝子1塩基変異。、DNA修復 分。核DNA場合同、予想通結果。、終 柴田主任研究員語。成立細胞、数百数千個mtDNA。mtDNA、核DNA10倍以上頻度突然変異起。結果、
9、細胞mtDNA、突然変異体含不均一。実際、細胞mtDNA塩基配列均一状態基本。細胞何度分裂、細胞内mtDNA塩基配列均一(図2)。“”呼mtDNA特徴的現象、不均一化()mtDNA均一状態戻 分 柴田主任研究員解説。中、Mhr1 質働 調凌先任研究員、Mhr1過剰働 速度速、働遅 発見。相同組換 働Mhr1質、成立重要働分。成立働 質明、世界初、柴田主任研究員語。酵母、母細胞出芽娘細胞分 裂 増 殖。mtDNA複製、娘細胞分配。図1相同組換1 個細胞中mtDNA 集団突然変異栄養増殖間細胞分離子孫体細胞分裂 1体細胞分裂 2体細胞分裂 N#1#2N4理研 No.275 May 2004、mhr
10、1変異体、mtDNA娘細胞分配分(表紙)。原因探 凌先任研究員、正常酵母母細胞mtDNA直線状分子量大 、娘細胞mtDNA分子量小 1個分環状 発見。、Mhr1 質核DNARecA 質同機能持、相同組換初期相同DNA対合行 分(図1参照)。来、mtDNA複製娘細胞分配機構分。、大腸菌感染増殖機構 語柴田主任研究員明、mtDNA複製娘細胞分配機構次通(図3)。複製Mhr1 質 始。環状mtDNA何周回転鋳型、合成DNA尾伸 形、複製(型DNA複製)。結果、何個分mtDNA直列 (直鎖状多量体)作。娘細胞送込必要、娘細胞入1個分切分、環状mtDNA。mhr1変異体複製始、mtDNA娘細胞分配。私明
11、mtDNA複製娘細胞分配機構、成立 説明 柴田主任研究員解説。不均一mtDNA、一数個鋳型 型複製 選択分配、多数同塩基配列持mtDNA娘細胞入。細胞分裂何世代繰返、成立。、仮説、mhr1変異体組合検証実験、私説明支持 発見、成立機構mtDNA大謎解点、高評価。一連成果前半 The EMBO Journal2002年9月号、後半部分Molecular Biology of the Cell2004年1月号掲載。mtDNA不均一化深病気、神経筋肉侵 症。研究進、症治療予防手掛期待。一私注目、老化現象 柴田主任研究員語。細胞老化、核染色体両端 複製短 説。、神経筋肉分裂細胞老化、説明。活性酸素mt
12、DNA損傷、修復能力低下mtDNA不均一化原因可能性。mtDNA老化明凌先任研究員 今後、。私自身仕事一 熱語。mtDNA相同組換働MHR1以外遺伝子見 必要。対応遺伝子見、応用一気進 核DNA相同組換働遺伝子、酵母 、多 生物種共通。柴田主任研究員 mtDNA相同組換、酵母 発展 展望。mtDNA研究、面白 予感。分野研究者少。世界彼、凌先任研究員大期待寄。凌先任研究員 mtDNA研究核DNA比遅。難。大丈夫。私研究室知識技術蓄積 自信見。mtDNA研究、柴田遺伝生化学研究室大発展見違。監修中央研究所柴田遺伝生化学研究室主任研究員柴田武彦先任研究員凌楓図2細胞細胞分離図3出芽酵母mtDNA複
13、製娘細胞分配機構5No.275 May 2004 理研病、病気。貫名:DNA中、(C)、(A)、(G)、(T)4塩基。4種塩基並順番遺伝情報 、配列組合 酸作、酸組合 質作決 。中CAG塩基組合繰返 CAG 呼、繰返異常長、異常伸 含遺伝子産物 作、神経細胞異常蓄積神経細胞死機能異常引起考。病、異常蓄積 引起 病(不随意運動痴呆引起)遺伝性脊髄小脳変性症(歩行障害引起)神経変性疾患総称。病進行抑。貫名:異常伸長 挿入 質分子作製解析進、分子伸長 不安定化凝集 突止。凝集防止、病予防手掛 考。実験結果、糖質中二糖類凝集予防効果 発見、中 分子安定化、凝集抑 突止。効果確、病 含飲料水与、寿命10
14、延 (図1)。回転棒乗 時間測定行動実験、時間延(図2)。症状改善解明中、実験結果、伸長 凝集 抑制、病発症遅 考。今後、同 効果見、安全性効果 確認 必要 。、病以外特定分子不安定化 凝集体形成神経変性疾患(病、病)、分子安定化 発症予防方法研究開発期待。成果得至研究何。貫名:研究主進田中元雅研究員(現:大学 校博士研究員)生物医学分野、工学分野博士号取得、NMR(核磁気共鳴装置)工学的手法用異常 質構造解析行、病解明進 考。、BSI幅広分野研究者集、手法研究行。中彼、生物実験試今回成果 。私研究含、幅広分野人材集、研究環境、BSI強思。下記URL参照。http:/www.riken.jp/
15、r-world/info/release/press/2004/040119/index.html本研究成果米国科学雑誌Nature Medicine2月号発表。当研究所、糖類一種用神経変性疾患新発症抑制法開発成功。理研脳科学総合研究(BSI)構造神経病理研究貫名信行研究成果。遺伝性病気不随意運動痴呆症状引起病、原因遺伝子CAG塩基配列繰返異常伸長、遺伝子産物()凝集神経細胞異常蓄積原因考。研究、分子伸長不安定化、凝集体作見、凝集防止可能性化合物探索。結果、分子最安定化突止。、病気新予防法可能性示。成果、貫名聞。SPOT NEWS用新神経変性疾患発症予防法可能性2004年1月19日、文部科学省
16、図1寿命延。図2行動実験()、回転棒乗時間投与延。分解産物投与比効果上。0%2%濃度020406080100120140100806040 20 0生存日数(日齢)生存率(%)0501001502000%2%濃度 2%濃度 時間(秒)6理研 No.275 May 2004細胞細胞。宮脇:脳構成細胞、神経細胞()細胞大 分。細胞、神経細胞細胞総称。細胞神経細胞栄養与、神経細胞取巻環境整備知。、神経細胞活躍助、神経再生重要役割果考。液性因子 接着因子 詳教。濱:神経細胞未熟状態分化成熟、神経細胞同士結合(形成)過程、細胞一種 関与指摘。神経細胞培養場合、混場合方、形成効率的起。、神経細胞向因子、神
17、経細胞働掛形成指令何問題。従来、培養液中見形成促 液性因子、分泌注目。一方、神経細胞細胞膜上接着形成進 接着因子、踏込研究行状況(図1)。、接着因子研究?濱:液性因子探索、培養神経細胞因子物質混 振掛実験 行、接着因子研究、神経細胞 絡 何時間根気 観察実験要求。私、細胞形態機能可視化技術開発、駆使神経細胞 相互作用(接着)解析研究 立上。解析結果、接着因子加、液性因子比較56倍、神経細胞成熟促進確認。接着、神経細胞側 呼質関与分。、接着細胞不飽和脂肪酸神経細胞全体放出、質酸化酵素 C活性化、質酸化形成 分。将来期待聞。宮脇:再生医療分野、神経幹細胞移植失脳機能回復試進。、神経細胞成熟神経細胞
18、形成、失機能回復達成。今回成果、移植幹細胞成熟導基礎的知見見点意義深。、今回研究進、脳成熟導仕組 詳解明、頭良 方法確立 夢話 。下記URL参照。http:/www.riken.jp/r-world/info/release/press/2004/040205/index.html本研究成果米国科学雑誌Neuron2月5日号発表。1神経細胞同士回路、神経細胞自分自身対閉回路作結合。境情報伝側(情報流上流)神経前終末部、神経伝達物質出。、情報受取側(情報流下流)後膜部、部分神経伝達物質。2C質酸化酵素一、細胞存在。外界刺激細胞中伝酵素働(活性化)、細胞中質連鎖的酸化。細胞内情報伝。当研究所、細胞
19、接着神経細胞成熟著促進明。理研脳科学総合研究(BSI)細胞機能探索技術開発宮脇敦史、濱 裕研究員研究成果。神経細胞、他神経細胞1形成回路網作、情報伝達行初成熟。神経細胞成熟細胞役割議論。大半研究、細胞分泌(液性因子)注目。研究、細胞神経細胞接触(接着因子)注目。結果、細胞神経細胞局所的接着、神経細胞内情報伝達担質、C2活性化伝播、液性因子場合比較56倍程度、神経細胞全体形成促進。今後、幹細胞生神経細胞効率成熟新技術開発期待。成果、宮脇濱研究員聞。SPOT NEWS細胞接着完成神経細胞成熟2004年2月5日、文部科学省図1神経細胞働掛方法接着情報液性因子情報神経細胞直接接着神経細胞神経細胞変化起
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