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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Theoretical study for mitotic chromosome assembly

Research Project

Project/Area Number 20K06482
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

境 祐二  京都大学, 医生物学研究所, 特定准教授 (70631779)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords生物物理学 / 分子生物学 / 数理生物学 / クロマチン / コンデンシン / 数理モデリング / 分子シミュレーション / 超解像顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

分裂期染色体の形成はコンデンシンが重要な関連因子である。分裂期になると、染色体は棒状に凝縮すると共に、コンデンシンは染色体軸中心に凝縮する。近年、コンデンシンが連続的なクロマチン・ループを作成し束ねるとともに、コンデンシン自身が染色体軸を形成することで棒状染色体が形成されるのではないかと考えられている。しかし、染色体内部が複雑で直接的な観察が困難であるため、コンデンシンが染色体内部でどのようにクロマチンと相互作用し、クロマチン を束ねているかはよくわかっていない。
そこで、我々は、コンデンシンがクロマチンを束ねているのであれば、その拘束からコンデンシンの動態に影響があるはずであり、コンデンシンの動態計測から コンデンシンとクロマチンの相互作用を見積もることができ、コンデンシンがどのようにクロマチン・ループを形成するのかを解明できるのではないかと考え研 究をおこなっている。遺伝学研究所の日比野佳代氏、前島一博氏と共同研究を行い、超解像顕微鏡によるライブイメージング計測と数理モデルによるシミュレー ション解析を組み合わせることで、コンデンシンの染色体内部での動態から、コンデンシンとクロマチンとの相互作用、染色体内部構造を解析した。
染色体内部のコンデンシンによるクロマチン・ループ構造をモデル化し、粗視化分子動力学によるシミュレーションを行うこと で、染色体内部におけるおけるクロマチン動態について解析した。数理モデルによるシミュレーション結果は共同研究者のライブイメージングによるコンデンシン動態計測結果を再現した。
上記の研究成果を論文としてまとめ国際誌に投稿予定である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022

All Journal Article (3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Experimental determination and mathematical modeling of standard shapes of forming autophagosomes2022

    • Author(s)
      Sakai Yuji、Takahashi Satoru、Koyama-Honda Ikuko、Saito Chieko、Mizushima Noboru
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 500884 Pages: 1-25

    • DOI

      10.1101/2022.07.20.500884

  • [Journal Article] 分裂期染色体形成ダイナミクスの理論的解明2022

    • Author(s)
      境祐二
    • Journal Title

      月刊 細胞

      Volume: 54(11) Pages: 642-645

  • [Journal Article] 染色体形成ダイナミクスの数理モデリング2022

    • Author(s)
      境祐二
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 6(12) Pages: 1170-1175

  • [Presentation] 分裂期におけるクロマチン動態と構造の数理モデル2022

    • Author(s)
      境祐二
    • Organizer
      ゲノムモデリング研究会
  • [Presentation] オートファゴソーム形成における膜変形の定量化と理論モデル2022

    • Author(s)
      境 祐二、髙橋 暁、小山-本田 郁子、齊藤 知恵子、水島 昇
    • Organizer
      第74回日本細胞生物学会大会
  • [Presentation] オートファゴソーム形成における膜形態変化の数理モデリング2022

    • Author(s)
      境祐二
    • Organizer
      2022年度数理生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Experimental determination and theoretical model of standard shapes of forming autophagosomes2022

    • Author(s)
      Yuji Sakai, Satoru Takahashi, Ikuko Koyama-Honda, Chieko Saito, Noboru Mizushima
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会

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Published: 2023-12-25  

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