建石 寿枝 (タテイシ ヒサエ)
TATEISHI Hisae
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職名 |
准教授 |
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学位 |
博士（理学）(甲南大学) |
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専門分野 |
生命分子化学, 生体化学 |
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外部リンク |
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学内職務経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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甲南大学 先端生命工学研究所 准教授
2020年4月 - 現在
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甲南大学 先端生命工学研究所 講師
2016年4月 - 2020年3月
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甲南大学 先端生命工学研究所 助教
2010年7月 - 2016年3月
学外略歴 【 表示 ／ 非表示 】
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株式会社ファイン
2008年4月 - 2009年2月
国名：日本国
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米国イリノイ大学
2008年4月 - 2008年6月
国名：アメリカ合衆国
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日本学術振興会
2005年4月 - 2008年3月
国名：日本国
所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】
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日本化学会
2002年11月 - 現在
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日本核酸化学会
2019年 - 現在
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日本核酸医薬学会
2015年 - 現在
研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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非ワトソン-クリックワールドの核酸化学の確立と国際核酸化学研究拠点の形成
研究期間： 2024年4月 - 現在
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核酸非二重らせん構造が転写変異に及ぼす影響の定量的解析
科学研究費補助金
研究期間： 2012年4月 - 現在
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イオン液体を用いた新規機能性核酸の開発
（選択しない）
研究期間： 2010年1月 - 現在
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分子環境変化に応答する新規核酸マテリアルの構築
（選択しない）
研究期間： 2005年4月 - 現在
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疑似細胞内環境下における核酸構造の定量的解析
（選択しない）
研究期間： 2002年4月 - 現在
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Imperfect G-quadruplex as an emerging candidate for transcriptional regulation 査読あり
S. Sarkar, H. Tateishi-Karimata, T. Ohyama, N. Sugimoto
Nucleic Acids Res. 53 in press 2025年3月
担当区分：責任著者
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Controlling the local conformation of RNA G-quadruplex results in reduced RNA/peptide cytotoxic accumulation associated with C9orf72 ALS/FTD 査読あり
S. Matsumoto, H. Tateishi-Karimata, T. Ohyama, N. Sugimoto
Small Methods 9 in press 2025年3月
担当区分：責任著者
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Hisae Tateishi-Karimata, Keiko Kawauchi, Shuntaro Takahashi, Naoki Sugimoto
Journal of the American Chemical Society 146 ( 12 ) 8005 - 8015 2024年3月
出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)
Intracellular chemical microenvironments, including ion concentrations and molecular crowding, play pivotal roles in cell behaviors, such as proliferation, differentiation, and cell death via regulation of gene expression. However, there is no method for quantitative analysis of intracellular environments due to their complexity. Here, we have developed a system for highlighting the environment inside of the cell (SHELL). SHELL is a pseudocellular system, wherein small molecules are removed from the cell and a crowded intracellular environment is maintained. SHELL offers two prominent advantages: (1) It allows for precise quantitative biochemical analysis of a specific factor, and (2) it enables the study of any cell, thereby facilitating the study of target molecule effects in various cellular environments. Here, we used SHELL to study G-quadruplex formation, an event that implicated cancer. We show that G-quadruplexes are more stable in SHELL compared with in vitro conditions. Although malignant transformation perturbs cellular K+ concentrations, environments in SHELL act as buffers against G-quadruplex destabilization at lower K+ concentrations. Notably, the buffering effect was most pronounced in SHELL derived from nonaggressive cancer cells. Stable G-quadruplexes form due to the binding of the G-quadruplex with K+ in different cancer cells. Furthermore, the observed pattern of G-quadruplex-induced transcriptional inhibition in SHELL is consistent with that in living cells at different cancer stages. Our results indicate that ion binding to G-quadruplexes regulates gene expression during pathogenesis.
DOI： 10.1021/jacs.3c11160
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Choline Dihydrogen Phosphate Destabilizes G-Quadruplexes and Enhances Transcription Efficiency In Vitro and in Cells. 国際誌
Hisae Tateishi-Karimata, Naoki Sugimoto
ACS omega 9 ( 5 ) 5675 - 5682 2024年2月
G-quadruplexes in disease-related genes are associated with various biological processes and regulate disease progression. Although methods involving ligands and other techniques are available to stabilize G-quadruplexes, approaches for destabilizing G-quadruplexes remain limited. Here, we evaluated whether G-quadruplexes can be destabilized using choline dihydrogen phosphate (choline dhp), a highly biocompatible hydrated ionic liquid. Circular dichroism spectral measurements at increasing temperatures revealed that choline dhp destabilized G-quadruplexes more effectively than did KCl-containing solutions. Thermodynamic analysis indicated that destabilization occurred via an entropic contribution, suggesting that choline ions did not coordinate with the G-quartets, because of their large radii. Subsequently, plasmid DNAs containing G-quadruplexes were constructed, and transcription reactions were performed in nuclear extracts from living cells. G-quadruplexes repressed transcription, whereas the addition of choline dhp increased transcription. Although ionic liquids often inactivate biomolecules, choline dhp can be used to culture various cells. Furthermore, the transcription of template DNA containing the G-quadruplex was greatly enhanced in living MDA-MD-231 cells (aggressive human breast cancer cells) cultured with choline dhp. Our results show that choline dhp destabilizes G-quadruplexes in cells, indicating that choline dhp can regulate gene expression. Thus, choline dhp may be useful for regulating target disease-related genes.
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In-Cell Stability Prediction of RNA/DNA Hybrid Duplexes for Designing Oligonucleotides Aimed at Therapeutics. 国際誌
Dipanwita Banerjee, Hisae Tateishi-Karimata, Maria Toplishek, Tatsuya Ohyama, Saptarshi Ghosh, Shuntaro Takahashi, Marko Trajkovski, Janez Plavec, Naoki Sugimoto
Journal of the American Chemical Society 145 ( 43 ) 23503 - 23518 2023年11月
In cells, the formation of RNA/DNA hybrid duplexes regulates gene expression and modification. The environment inside cellular organelles is heterogeneously crowded with high concentrations of biomolecules that affect the structure and stability of RNA/DNA hybrid duplexes. However, the detailed environmental effects remain unclear. Therefore, the mechanistic details of the effect of such molecular crowding were investigated at the molecular level by using thermodynamic and nuclear magnetic resonance analyses, revealing structure-dependent destabilization of the duplexes under crowded conditions. The transition from B- to A-like hybrid duplexes due to a change in conformation of the DNA strand guided by purine-pyrimidine asymmetry significantly increased the hydration number, which resulted in greater destabilization by the addition of cosolutes. By quantifying the individual contributions of environmental factors and the bulk structure of the duplex, we developed a set of parameters that predict the stability of hybrid duplexes with conformational dissimilarities under diverse crowding conditions. A comparison of the effects of environmental conditions in living cells and in vitro crowded solutions on hybrid duplex formation using the Förster resonance energy transfer technique established the applicability of our parameters to living cells. Moreover, our derived parameters can be used to estimate the efficiency of transcriptional inhibition, genome editing, and silencing techniques in cells. This supports the usefulness of our parameters for the visualization of cellular mechanisms of gene expression and the development of nucleic acid-based therapeutics targeting different cells.
DOI： 10.1021/jacs.3c06706
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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CSJカレントレビュー「進化を続ける核酸化学―ゲノム編集，非二重らせん，核酸医薬」
神谷 真子, 建石 寿枝, 永 次史, 山吉 麻子, 杉本 直己（ 担当： 共著 , 範囲: 第1章フロントランナーに聞く「令和の時代も進化を続ける核酸化学」）
2021年10月
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相分離生物学の全貌（現代化学増刊46)
建石寿枝, 杉本直己（ 担当： 共著 , 範囲: 第Ⅳ部 生物学的相分離の理論）
東京化学同人 2020年11月 （ ISBN:9784807913466 ）
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生体分子化学―基礎から応用まで (エキスパート応用化学テキストシリーズ)
杉本 直己, 内藤 昌信, 橋詰 峰雄, 高橋 俊太郎, 田中 直毅, 建石 寿枝, 遠藤 玉樹, 津本 浩平, 長門石 曉, 松原 輝彦, 上田 実, 朝山 章一郎
講談社 2017年1月 （ ISBN:406156806X ）
総説・解説記事（Misc） 【 表示 ／ 非表示 】
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神経変性疾患に関わる核酸の周辺環境に依存した構造解析とその制御
建石寿枝, 建石寿枝, 杉本直己
日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 47th 2024年
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四重鎖DNAを内包した人工ウイルスキャプシドの創製
石井楽乃, 稲葉央, 遠藤玉樹, 建石寿枝, 杉本直己, 松浦和則
日本化学会春季年会講演予稿集(Web) 104th 2024年
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建石 寿枝
高分子 73 ( 9 ) 464 - 464 2024年
出版者・発行元：公益社団法人 高分子学会
私は、2010年7月に甲南大学の先端生命工学研究所（FIBER）に着任し、もうすぐアカデミア14年目を迎える。今年4月から甲南大学大学院フロンティアサイエンス研究科（FIRST）兼FIBERの所属となり、いっそう、研究活動に励んでいきたいと意気込んでいる。
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核酸の構造及び安定性の制御に基づく新規の脳疾患抑制法の開発 [2020（令和2）年度分]
杉本 直己, 遠藤 玉樹, 高橋 俊太郎, 建石 寿枝
甲南学園平生太郎基金科学研究報告書 = The Hirao Taro Foundation of KONAN GAKUEN for Academic Research Report 14 87 - 126 2023年3月
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核酸の構造及び安定性の制御に基づく新規の脳疾患抑制法の開発 [2021（令和3）年度分]
杉本 直己, 遠藤 玉樹, 高橋 俊太郎, 建石 寿枝
甲南学園平生太郎基金科学研究報告書 = The Hirao Taro Foundation of KONAN GAKUEN for Academic Research Report 14 127 - 169 2023年3月
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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「核酸の姿と病気の関わり」 招待あり
建石 寿枝
日本薬学会関西支部主催：市民公開講座「環境によって変わる核酸の姿と病気：ヒトからウイルスまでを標的とした創薬を目指して」 2022年12月
開催年月日： 2022年12月
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生物種を超えた多元応答機構の解明を目指した核酸構造の解析
建石寿枝
第95回日本生化学会大会 シンポジム「非二重らせん核酸の多元機能」 2022年11月
開催年月日： 2022年11月
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Quantitative analysis for G-quadruplex and i-motif formations in malignant cancers
Hisae Tateishi-Karimata, Naoki Sugimoto
第49回国際核酸化学シンポジウム 2022年11月
開催年月日： 2022年11月
産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】
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核酸の立体構造を制御する方法及びその用途、並びに、細胞内分子クラウディング環境を再現するための組成物
建石 寿枝、高橋 俊太郎、川内 敬子、杉本 直己
出願番号：2022-189538
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核酸の立体構造を制御する方法及びその用途、並びに、細胞内分子クラウディング環境を再現するための組成物
建石 寿枝, 川内 敬子, 高橋 俊太郎, 杉本 直己
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核酸鎖の四重螺旋構造の形成を可能にするデオキシヌクレオシド誘導体
杉本 直己, 建石 寿枝, 金原 数, 村岡 貴博
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核酸塩基対の安定性を塩基対選択的に変える方法
建石 寿枝、 杉本 直己
出願番号：特願2011-117381
出願国：国内
学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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日本化学会第94春季年会 優秀講演賞（学術）
2014年3月 日本化学会
建石寿枝
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5th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry ポスター優秀賞 (Nucleic Acids Research賞)
2007年11月 ａ
狩俣 寿枝 （建石の旧姓 ）
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日本化学会第87春季年会 学生講演賞
2007年11月 ａ
狩俣 寿枝 （建石の旧姓 ）
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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いつ、どこで、どのように、核酸の高次構造は形成し機能するのかを予測する
2022年4月 - 2027年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 基盤研究(S)
杉本 直己, 松浦 和則, 沼田 圭司, 遠藤 玉樹, 高橋 俊太郎, 建石 寿枝
研究期間の初年度である2022年度は、当初の研究計画に従い、細胞内の時空環境による核酸構造への影響を【知る】研究を中心に遂行した。非標準的なDNA構造であるグアニン四重らせん（G4）構造に関して、高圧力環境下での熱安定性解析を行った。その結果、G4構造の基礎となる積層されたカルテット構造が、構造形成に伴い脱水和を引き起こすことを見出した（Anal. Chem., 94, 7400 (2022)）。また、長期的な時間経過を考慮した細胞老化とDNA構造の関連を解析した結果、老化細胞で促進されるDNAのメチル化反応がG4構造によって抑制されることが見出された（Chem. Commun., 58, 12459 (2022)）。これらの成果により、G4構造が細胞内の自由水濃度の変動に応じて構造安定性を変化させ、DNAの化学修飾状態を調節している可能性が示された。RNAが形成する高次構造についても、その基礎構造として欠かせないシュードノット（PK）構造の熱安定性解析を行った。PK構造に欠かせないステム領域に焦点を絞り、PK構造からヘアピン構造への変化における熱安定性解析を行った結果、このステム領域の安定性を最近接塩基対モデルから予測可能であることを示す結果を得た（Chem. Commun., 58, 5952 (2022)）。本成果は、PK構造に関するSETUPパラメータの取得に重要な知見となる。2022年度はさらに、G4構造に関して、その安定性が生体反応にどの程度影響を及ぼすのかを予測しつつ、G4構造に依存した遺伝子発現を制御するツールの開発を目指し、G4構造に結合する化合物の解析を行い、当初の計画に先行して研究成果が得られた。具体的には、国際共同研究によりルテニウムを配位した新規の金属錯体を合成し、この化合物がG4構造の中でもイス型トポロジーに結合して複製反応を抑制することを明らかにした（J. Am. Chem. Soc., 144, 5956 (2022)）。
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細胞内環境評価系を用いた多元応答機構の解明と多元応答ゲノムバンクの開発
2021年8月 - 2024年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(B)
建石 寿枝, 鶴岡 孝章
本領域研究では、多様な生物種における核酸の非二重らせん構造を網羅的に解析し、核酸構造に制御されるゲノムの多元的な発現機構（多元応答ゲノム機構）を解明する。そのため、本計画研究(A02班)では、下記の研究を推進する。
[1] 細胞内の核酸構造を定量的に解析するため、実細胞のタンパク質などを用いて究極の細胞内環境評価系を構築する（模する研究）。[2] ヒト、植物、菌類など様々な生物種の細胞内における核酸構造を解析し、得られたデータをフィードバックして細胞内環境評価系を最適化する（磨く研究）。[3] 様々な生物種の核酸“構造”情報を集約したデータバンクを構築する（創る研究）。このデータバンクにA01班、A03班に解析されたトランスクリプトーム解析等を組み込み、ゲノムの高次情報として遺伝子発現を制御し得る配列を予測できる多元応答ゲノムバンク（DiR-GB）を創製することを目指す。
2021年度は、模する研究として、実細胞内の環境を中性高分子や有機金属錯体（MOF）によって模倣した実験系を構築することを試みた。まず、中性高分子によって細胞内環境の生体分子で込み合った分子クラウディング環境下を構築し、分子クラウディング環境下における多元応答を示す核酸構造の挙動を解析し、核酸構造に及ぼす周辺環境の重要性を示した(Chem. Commun., 58, 48 (2021), RSC Adv., 11, 37205 (2021))。さらに、細胞小器官などの細胞内の特殊な空間を模倣するため、MOFの形態や物性を制御する技術を開発した（CrystEngComm, 23, 8498 (2021））。さらに、多元応答を示す核酸構造であるG四重らせん構造が遺伝子発現機構に及ぼす影響についても解析し、核酸構造の重要性を示した（J. Am. Chem. Soc., 143, 16458 (2021)）。 -
多元応答ゲノム機構の解明
2021年8月 - 2024年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(B)
建石 寿枝, 今西 未来, 遠藤 玉樹
総括班は、領域の運営（研究計画、領域会議やシンポジウムの開催、広報活動）ならびに領域研究全体の研究連携の支援を担当する。2021年度は、領域研究代表者を統括班の代表とし、甲南大学内に多元応答ゲノム領域推進センター（領域事務局を兼務）を設立し、領域の運営ならびに研究連携を推進した。
まず、領域メンバーの研究打ち合わせでは、新型コロナウイルス感染拡大による行動制限のため、オンライン会議を活用し、定期的に研究の進捗を報告し、連携が滞りなく推進されているか確認した。本年度は、多元応答ゲノム機構の解明を目指し、遺伝子発現に関わる核酸構造やタンパク質について、定量的に解析した。その結果、核酸非二重らせん構造（i-モチーフおよびG四重らせん）形成におよぼす、溶液環境の効果（ RSC Adv., 11, 37205 (2021)）、G四重らせん構造とメチル化酵素の相互作用(Nucleic Acids Res. 50, 449 (2022))を明らかにした。さらに、核酸構造変化に応答した遺伝子発現機構として、G四重らせん構造の形態が複製におよぼす影響（J. Am. Chem. Soc., 143, 16458 (2021)）や、翻訳反応を調節し得るシュードノット構造の形成機構 (Chem. Commun., in press (2022))を明らかにした。
また、領域発足にあたり、領域アドバイザーをお招きし、領域のコンセプトを広く周知できるようキックオフシンポジウムを開催した。シンポジウムでは、核酸非二重らせん構造の機能解析の第一人者であるPurdue University（米国）のDanzhou Yang教授とNanyang Technological University（シンガポール）のAnh Tuan Phan教授をお招きし、領域への応援メッセージとともに特別講演を行っていただいた。 -
イオンチャネルは核酸の非二重らせん構造の形成と遺伝子発現を制御しているのか
2020年7月 - 2022年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 挑戦的研究(挑戦)
杉本 直己, 建石 寿枝
近年、核酸の非二重らせん構造が形成されると複製・転写・翻訳などの生体反応の変異が誘発されるなど、生体機能に摂動を与えることが見出され、細胞内での非二重らせん構造と疾患発症の相関が議論されはじめている。
非二重らせん構造は、特定のカチオンとの結合によって劇的に安定化する。興味深いことに、がん、神経変性疾患など疾患細胞内では、疾患特有の“イオンチャネル”タンパク質の過剰発現（または不活性化）により、細胞内のイオン濃度は正常細胞と異なると推察される。つまり、疾患に関わる遺伝子発現において、“イオン”濃度の変化が核酸の構造を変化させ、生体反応の変異が誘起されている可能性がある。本研究では、上記の仮説を検証し（基盤研究）、イオンー核酸相互作用を介した遺伝子発現を制御する手法を開発する（応用研究）ことを目的とする。
本年度は、細胞内のイオン環境下におい、DNA/DNA二重らせん構造（Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 117, 14194-14201 (2020)）、RNA/DNA二重らせん構造、 （Nucleic Acids Res., 48, 12042-12054 (2020)）、がん遺伝子上の四重らせん構造の構造や安定性を解析し（Biochemistry, 59, 2640-2649 (2020)）、細胞内の分子環境やイオン濃度が核酸構造に大きく影響を及ぼすことを明らかにした。さらに、ヒトの乳がん細胞 (MCF-7)、悪性乳がん細胞 (MDA-MB-231)内において、四重らせん構造をもつ鋳型から転写される転写量を解析した結果、イオンチャネルの発現量に応じて、転写量が変化することを見出した（日本化学会第101回春季年会で発表）。
科研費以外の競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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極限環境により誘起されるDNA特殊構造を活用したDNAスイッチの開発
2014年4月 - 2015年3月
公益財団法人ひょうご科学技術協会 公益財団法人ひょうご科学技術協会 平成26年度学術研究助成
研究シーズへのリンク 【 表示 ／ 非表示 】
共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】
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機能性核酸および酵素の活性を溶液環境で制御することを活用したナノマテリアル（センサーなど）の開発
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細胞内で活用できる機能性核酸の開発
研究費にかかる研究（調査）活動報告書 【 表示 ／ 非表示 】
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2020年度 細胞内の核酸構造の定量的解析を目指した疾患細胞モデル系の構築とその活用
研究費の種類： 科研費
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2021年度 細胞内の核酸構造の定量的解析を目指した疾患細胞モデル系の構築とその活用
研究費の種類： 科研費
その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】
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2011年4月-現在
レポートの提出やアンケート調査による授業内容の改善
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2011年4月-現在
授業の予習および復習資料の作成
社会貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】
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なでしこscientistトーク
役割：出演, 司会
甲南大学 先端生命工学研究所 なでしこscientistトーク 甲南大学先端生命工学研究所 2014年6月 - 現在
対象： 高校生, 大学生, 大学院生, 教育関係者, 保護者, 研究者, 社会人・一般
最先端の科学技術について、女性研究者がわかりやすく解説する講演会。
学術貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】
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第95回日本生化学会大会のシンポジウム 2S09e 「非二重らせん核酸の多元機能」
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
日本生化学会 ・ 今西 未来（京都大学化学研究所)・建石 寿枝（甲南大学先端生命工学研究所(FIBER)) ・学術変革領域研究(B)「多元応答ゲノム」 （ 名古屋国際会議場 第9会場（222） ） 2022年11月
種別：大会・シンポジウム等
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B領域横断研究会（糖化学ノックイン・多元応答ゲノム）
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
学術変革領域（B）「糖化学ノックイン」「多元応答ゲノム」 （ グランフロント大阪北館 アクティブスタジオ ） 2022年10月
種別：大会・シンポジウム等
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ひらめき☆ときめきサイエンス～ようこそ大学の研究室へ～ＫＡＫＥＮＨＩ
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
甲南大学先端生命工学研究所 （ 甲南大学ポートアイランドキャンパス ） 2022年8月
遺伝子を観て、新しい機能について学ぼう～mRNAワクチンやPCR検査のしくみ～
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ひらめき☆ときめきサイエンス～ようこそ大学の研究室へ～ＫＡＫＥＮＨＩ
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
甲南大学先端生命工学研究所 （ 甲南大学ポートアイランドキャンパス ） 2022年8月
体験しよう PCR 検査！学ぼう遺伝子の仕組み！
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FIBER核酸化学ユニバース９
役割：パネル司会・セッションチェア等
甲南大学先端生命工学研究所 学術変革領域（B）「多元応答ゲノム」多元応答ゲノム領域推進センター （ オンライン ） 2022年2月
種別：大会・シンポジウム等
提供可能な資源 【 表示 ／ 非表示 】
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外部因子による核酸塩基認識能の制御
外部因子（特に共存溶質や溶媒）により、核酸の塩基認識力を制御する
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化粧品および健康食品開発の化学的アプローチ
化粧品および健康食品開発の化学的アプローチ
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機能性核酸（リボザイム、アプタマー、アンチセンス核酸など）の配列設計
機能性核酸（リボザイム、アプタマー、アンチセンス核酸など）の配列設計
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溶液環境変化による機能性核酸、酵素などの活性制御（活性の向上）
溶液環境変化による機能性核酸、酵素などの活性制御（活性の向上）
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生体高分子（特に核酸）の物性解析（構造解析、熱力学的安定性解析、速度解析など）
生体高分子（特に核酸）の物性解析（構造解析、熱力学的安定性解析、速度解析など）