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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

Publicly Offered Research

Project AreaSpying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes-
Project/Area Number 24115515
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords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
Research Abstract

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。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results)

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

    • Author(s)
      T. Tokuyama, Y. Nakano, A. Awazu, Y. Uchimura-Makita, M. Fujiwra, Y. Watanabe, A. Sairaku, K. Kajihara, C. Motoda, N. Oda, Y. Kihara
    • Journal Title

      Journal of Cardiology

      Volume: in press

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influences of Excluded Volume of Molecules on Signaling Processes on Biomembrane2013

    • Author(s)
      Masashi Fujii
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 143 Issue: 5 Pages: e62218-e62218

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0062218

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      粟津暁紀
    • Organizer
      生命ダイナミックスの数理とその応用
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 染色体対合形成の力学モデル2014

    • Author(s)
      山本佳典,西森拓,粟津暁紀
    • Organizer
      日本物理学会 年会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      粟津暁紀
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 細胞膜上反応系モデルの分子混合い効果2013

    • Author(s)
      藤井雅史,西森拓,粟津暁紀
    • Organizer
      日本物理学会 分化会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      山本佳典,立本小百合,坂本尚昭,西森拓,粟津暁紀
    • Organizer
      日本物理学会 分化会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of Signal Transduction Processes on Cell Membrane through Molecular Crowding-Induced Spatial Organization2012

    • Author(s)
      Masashi Fujii, Hiraku Nishimori, and Akinori Awazu
    • Organizer
      Paradigm Innovation in Biology: Novel Strategy and Thinking
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2012-10-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical study of Influences of Molecular Crowding to Enzyme Reactions in Vesicle2012

    • Author(s)
      Masashi Fujii, Hiraku Nishimori, and Akinori Awazu
    • Organizer
      Paradigm Innovation in Biology: Novel Strategy and Thinking
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2012-10-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子混み合いを考慮した細胞内反応系の理論的考察2012

    • Author(s)
      藤井雅史、西森拓、粟津暁紀
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      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
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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