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超音波は画像診断に活用されるとともに、高出力の条件下では癌細胞に障害を与えることにより治療手段としても用いられてきている。超音波が、生体に対してどのような条件では安全であり、どのような条件では癌の治療に有効であるのかを明らかにすることは喫緊の重要な課題となっている。本研究では、溶液中でのDNA一分子観察の実験手法を用いることにより、中心周波数1 MHzの超音波パルスを照射した際のDNA二重鎖切断の発生頻度の定量的な評価を行なった。DNA二重鎖切断を引き起こす音圧には、閾値が存在し、閾値以下の音圧では損傷を引き起こさないことを明らかにした。また,マイクロバブル存在下でのDNA二重鎖切断についても実験を行い,DNA切断を引き起こす音圧の閾値が低下することを確認した。これらの研究結果をまとめた論文が、国際誌The Journal of the Acoustical Society of Americaに出版された。馬博士(本研究室で大学院(修士・博士)を修了し、昨年9月まで博士研究員、現在は京大高等研究院研究員)が第一著者、同志社大生命医科学部の秋山教授、千葉大の吉田准教授との共同研究。

2021.06.21

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生体内のゲノムDNAは、ノンコーディング領域を含め、その長さが数十µmから数cmに及ぶ巨大分子であり、短鎖DNAとは物理化学的な性質が大きく異なる。本研究では、無細胞系遺伝子発現実験によって、鋳型となるDNAの鎖長が1.7 kbpから25.7kbpになると、遺伝子発現の活性が1000倍増大することを見出した。また、これは、鎖長の長いDNAがそのコンフォメーションを変化させることで、転写部位でのRNAポリメラーゼ濃度を局所的に高めるためであると考えられる。原子間力顕微鏡による発現溶液中のDNA一分子鎖観察を行うことにより、このようなメカニズムの妥当性が裏うちされた。これらをまとめた論文が国際誌Scientific Reportsより出版された。西尾君(D3)が第一著者。京都大学の佐藤慎一准教授との共同研究。

2021.05.24

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Double-Strand Breaks in Genome-sized DNA Caused by Megahertz Ultrasound

Yue Ma, Kazuya Ishihara, Kenji Yoshida, Iwaki Akiyama and Kenichi Yoshikwa, The Journal of the Acoustical Society of America, 150, 241-247 (2021).

Longer DNA exhibits greater potential for cell-free gene expression

Takashi Nishio, Yuko Yoshikawa, Kenichi Yoshikawa, Shinichi Sato, Scientific Reports, 11, 11739 (2021).

Transitions among cracking, peeling and homogenization on drying of an aqueous solution containing glucose and starch

Hikari Baba, Risa Yoshioka, Satoshi Takatori, Yohei Oe, Kenichi Yoshikawa, Chem.Lett., 50, 1011-1014 (2021).

Emergence of Many Mini-Circles from a Coffee Suspension with Mechanical Rotation

Hiroshi Ueno, Mayu Shono, Momoko Ogawa, Koichiro Sadakane, Kenichi Yoshikawa, Physics, 3, 8-16 (2021).

Switching between positive and negative movement near an air/waterinterface through lateral laser illumination

Mayu Shono, Satoshi Takatori, Jose M. Carnerero, Kenichi Yoshikawa, Appl. Phys. Lett., 117, 73701-73707 (2020).

Double-Strand Breaks in Genome-sized DNA Caused by Megahertz Ultrasound

Yue Ma, Kazuya Ishihara, Kenji Yoshida, Iwaki Akiyama and Kenichi Yoshikwa, The Journal of the Acoustical Society of America, 150, 241-247 (2021).

Longer DNA exhibits greater potential for cell-free gene expression

Takashi Nishio, Yuko Yoshikawa, Kenichi Yoshikawa, Shinichi Sato, Scientific Reports, 11, 11739 (2021).

Transitions among cracking, peeling and homogenization on drying of an aqueous solution containing glucose and starch

Hikari Baba, Risa Yoshioka, Satoshi Takatori, Yohei Oe, Kenichi Yoshikawa, Chem.Lett., 50, 1011-1014 (2021).

Emergence of Many Mini-Circles from a Coffee Suspension with Mechanical Rotation

Hiroshi Ueno, Mayu Shono, Momoko Ogawa, Koichiro Sadakane, Kenichi Yoshikawa, Physics, 3, 8-16 (2021).

Switching between positive and negative movement near an air/waterinterface through lateral laser illumination

Mayu Shono, Satoshi Takatori, Jose M. Carnerero, Kenichi Yoshikawa, Appl. Phys. Lett., 117, 73701-73707 (2020).