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細胞内反応場の実効的分子数の少数性と状態・機能最適化の統計力学的研究

公募研究

研究領域少数性生物学―個と多数の狭間が織りなす生命現象の探求―
研究課題/領域番号 24115515
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関広島大学

研究代表者

粟津 暁紀  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00448234)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード分子少数性 / 非平衡高分子系 / 時系列データ解析 / 排除体積効果 / シグナル伝達系
研究概要

細部内において、分子の少数性や実効的自由度の少数化を引き起こす可能性のある要因の一つに、空間の区画化がある。そこで本年度の一つ目の研究課題として、区画化された各空間の性質、特に空間サイズが生体高分子系の挙動に如何なる影響を及ぼすのか、数理的に考察した。今回はまず、転写等の影響で活発に運動する領域とサイレンスされた領域をもつ染色体等をイメージした、運動性の異なる領域を持つ1本の高分子を考え、それが球状の容器に閉じ込められた状況で示す挙動を考察した。その結果、まず球状容器内で強い運動性を示す領域とそれ以外の領域が相分離し、またその領域分布の内外の関係が容器サイズに依存して逆転することを見出した。そしてこれが、分子が紐状である事に起因するゴム弾性、及び運動性の異なる事によって生じる領域間での圧力差、という2種類のエントロピー力の競合によって生じる事、その逆転が空間のスケールと内包された分子内の領域スケールの関係の大小関係の変化に起因する事を見出した。
また本研究領域では理論研究班の役割として、実験データの解析によるより多様で有益な情報の抽出がある。それに関連して、ブルガタ症候群の陽性患者、陰性患者、及び健常者の心電図データの解析を行い、症状分類可能性を考察した。そして、心電図データの平均及び標準偏差の組み合わせで定義する幾つかの指標を提案し、その指標に基づく散布図から、健常者と罹患者の区別が可能になる事、及び心電図時系列のクラスター解析により、健常者に見られる特徴的な変動と罹患者に見られる特徴的な変動の存在を見出した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Deterioration of the circadian variation of heart rate variability in Brugada syndrome may contribute to the pathogenesis of ventricular fibrillation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuyama, Y. Nakano, A. Awazu, Y. Uchimura-Makita, M. Fujiwra, Y. Watanabe, A. Sairaku, K. Kajihara, C. Motoda, N. Oda, Y. Kihara
    • 雑誌名

      Journal of Cardiology

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influences of Excluded Volume of Molecules on Signaling Processes on Biomembrane2013

    • 著者名/発表者名
      Masashi Fujii
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 143 号: 5 ページ: e62218-e62218

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0062218

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 転写制御に関わるDNA力学過程の粗視化モデルによる考察2014

    • 著者名/発表者名
      粟津暁紀
    • 学会等名
      生命ダイナミックスの数理とその応用
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 染色体対合形成の力学モデル2014

    • 著者名/発表者名
      山本佳典,西森拓,粟津暁紀
    • 学会等名
      日本物理学会 年会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子の局所的物性変化が運動-機能に及ぼす影響の粗視化モデル による解析2013

    • 著者名/発表者名
      粟津暁紀
    • 学会等名
      生命科学に取り組む異分野融合と交流の推進、スーパーコンピュータ「京」と生命科学
    • 発表場所
      岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜上反応系モデルの分子混合い効果2013

    • 著者名/発表者名
      藤井雅史,西森拓,粟津暁紀
    • 学会等名
      日本物理学会 分化会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DNAの粗視化モデルによるArsインスレーターの運動性と機能性の解析2013

    • 著者名/発表者名
      山本佳典,立本小百合,坂本尚昭,西森拓,粟津暁紀
    • 学会等名
      日本物理学会 分化会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of Signal Transduction Processes on Cell Membrane through Molecular Crowding-Induced Spatial Organization2012

    • 著者名/発表者名
      Masashi Fujii, Hiraku Nishimori, and Akinori Awazu
    • 学会等名
      Paradigm Innovation in Biology: Novel Strategy and Thinking
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2012-10-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical study of Influences of Molecular Crowding to Enzyme Reactions in Vesicle2012

    • 著者名/発表者名
      Masashi Fujii, Hiraku Nishimori, and Akinori Awazu
    • 学会等名
      Paradigm Innovation in Biology: Novel Strategy and Thinking
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2012-10-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 分子混み合いを考慮した細胞内反応系の理論的考察2012

    • 著者名/発表者名
      藤井雅史、西森拓、粟津暁紀
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 分子混み合いが小胞内反応系に与える影響の理論的考察2012

    • 著者名/発表者名
      分子混み合いが小胞内反応系に与える影響の理論的考察
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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