Theoretical study for mitotic chromosome assembly

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06482
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43010:Molecular biology-related
• Research Institution: Kyoto University (2022); The University of Tokyo (2020-2021)
• Principal Investigator: Sakai Yuji 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 / 数理生物学 / 細胞生物学 / ソフトマター / 数理モデリング / 分子シミュレーション / 一分子計測 / クロマチン

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to quantitatively elucidate how condensin regulates chromatin dynamics by combining mathematical model simulations and single molecule measurements of chromatin.
Using a mathematical model, we calculated the chromatin dynamics of rod-shaped chromosomes. The results showed that condensin binds chromatin loops formed by condensin, which constrains chromatin movement and slows it down. Furthermore, we showed that the movement of chromatin near the center of the condensin axis inside the rod chromosome is greatly suppressed, whereas the movement of chromatin near the surface of the rod chromosome, away from the axis, is accelerated. This result is in good agreement with the results of single molecule measurements.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、一分子計測と数理モデルシミュレーションを組み合わせることで、分裂期染色体内におけるクロマチン動態を定量化し理解した。分裂期染色体において、コンデンシンがクロマチンループを形成し束ねることで染色体内部のクロマチン動態を制御していることを示唆する。我々の結果は、分裂期染色体のクロマチン構造やクロマチン動態について新たな知見を与え、染色体形成過程を理解する上で有意義になると考えられる。