2020 Fiscal Year Research-status Report
Mathematical modeling of mechanical transduction and interference between structured biomolecules
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18KK0388
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
冨樫 祐一 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (50456919)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2021
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| Keywords | 生物物理学 / 生体高分子 / 分子複合体 / 構造機能相関 / 分子動力学 / 反応拡散系 / 数理モデル / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、旧来の反応拡散系研究では無視されていた分子構造あるいは形の問題に取り組み、形の変化する生体高分子の間での化学反応や情報伝達に対する理論を得ることを目的としている。前年度（2019年11月）の渡航の際より、DNAの物性に関する数理モデル構築と分子動力学計算を用いた評価を開始した。今年度は海外共同研究者との密接な議論のもとにこれを発展させ、新たな粗視化モデルの構築を進める予定であったが、新型コロナウイルス感染症の影響（後述）により渡航が不可能になった。そこで、オンラインで議論を進めつつ、日本側・英国側それぞれで関連項目の研究（モデル構築のための予備データ収集）を進めた。
まず、海外共同研究者と共同でのモデル改良に向けた準備として、DNAと他の分子・イオン等との相互作用を分子動力学計算により評価する研究を進めた。加えて、日本側単独で研究を進めることが可能な関連項目として、前年度に引き続き、DNAの修飾による力学特性や複合体形成への影響について分子動力学計算による解析を進めた。具体的には、DNAのメチル化が力学特性に与える影響（論文出版済）、リボソーム内でのmRNA-tRNA間相互作用と開始コドン選択性との相関（論文投稿中）を、分子動力学計算を用いて示すことに成功した。核酸とタンパクをあわせた分子間での力学的干渉と機能との関連を示す一例となりそうである。
次回渡航時（日程未定・後述）に、これらの結果を組み合わせ、新たな数理モデルの構築に向けた検討を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年3月以降に予定していた渡航が新型コロナウイルス感染症の影響により全て延期となっており、研究に支障を来している。一方で、海外共同研究者とオンラインで連絡を取りつつ日本国内で可能な研究を進めているため、完全な停止は避けられており、いくつかの論文は出版できる見通しである。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルス感染症の影響が続いているため、海外共同研究者とはオンラインで議論を進めながら、渡航が可能になるのを待つ方針である。すでに事業期間延長と渡航期間短縮が避けがたい状況ではあるが、研究目的を大幅に変えない範囲で計画を組み換え、日本国内で可能な研究を進めることによって一定の成果を挙げることを目指す。これらに必要なオンライン研究環境を整備してきたが、必要に応じて補強する。
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