Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究の目的は、構造に基づく分子シミュレーションと数理モデリングとによって、転写因子のDNA探索機構の新しい描像を構築することである。研究は3つのアプローチより構成される。A)原子レベルの分子動力学シミュレーション(原子レベルMD):特異的、半特異的なDNA配列上において、転写因子がDNAとどのように結合するか、構造と結合エネルギーを解析した。任意性の少ない原子レベルMDを実施し、結果を以下のシミュレーションにつなげた。B)粗視化レベルの分子動力学シミュレーション(CGMD):Aの原子レベルMDに基づき粗視化モデルを構築し、広範なDNA配列上の転写因子の拡散過程をCGMDした。特異的DNA配列から、非特異的配列まで、さまざまな配列について、そのDNAとの親和性と、拡散速度を解析した。粗視化モデルとしては、我々が過去10年にわたり開発・改良してきた高精度粗視化モデルを用いた。転写因子(蛋白質)ではアミノ酸1個を1粒子で、DNAについてはヌクレオチド1個を3粒子で、各々表現した。C)数理モデリング:BのCGMD計算で得られる配列の特異性と速度-親和性との相関関係を与えて、数理モデルの中で拡散によるDNA探索の速度論を展開した。具体的には、A)非特異的DNA配列を用意し、原子レベルMDによって、結合モード(構造)と結合エネルギー評価を行った。B)原子レベMDに基づき粗視化モデルを構築し、広範なDNA配列上の転写因子の拡散過程をCGMDを実施した。C)可能な範囲で、CGMD計算で得られる配列の特異性と速度-親和性との相関関係を与えて、数理モデルの中で拡散によるDNA探索の速度論を導いた。細菌を対象として、ゲノム上での配列探索速度を計算し、実験と比較・検討した。
27年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2015 2014 2013
All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 10 results, Open Access: 3 results, Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 6 results)
Accounts of Chemical Research
Volume: 48 Issue: 12 Pages: 3026-3035
10.1021/acs.accounts.5b00338
Scientific Reports
Volume: 5 Issue: 1 Pages: 17107-17107
10.1038/srep17107
120005758220
PLoS Computational Biology
Volume: 11 Issue: 8 Pages: e1004443-e1004443
10.1371/journal.pcbi.1004443
120005947019
Volume: 11 Issue: 7 Pages: e1004356-e1004356
10.1371/journal.pcbi.1004356
120005946993
Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics
Volume: 1847 Issue: 10 Pages: 1101-1112
10.1016/j.bbabio.2015.05.018
Journal of Chemical Physics
Volume: 142 Issue: 21 Pages: 212404-212404
10.1063/1.4914328
Journal of Chemical Theory and Computation
Volume: 10 Issue: 2 Pages: 711-721
10.1021/ct4007162
Journal of the American Chemical Society
Volume: 135 (20) Issue: 20 Pages: 7474-7485
10.1021/ja310548h
J. Amer. Chem. Soc.
Volume: (in press) Issue: 24 Pages: 8908-891
10.1021/ja401540g
PLoS One
Volume: 8(9) Issue: 9 Pages: 1-17
10.1371/journal.pone.0074178