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2014 Fiscal Year Annual Research Report

真核細胞の遺伝子スイッチの揺らぎと制御の理論

Research Project

Project/Area Number 24244068
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

笹井 理生  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30178628)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords国際情報交換アメリカ / 非断熱揺らぎ / クロマチン構造 / 遺伝子制御ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

26年度には、25年度の成果をさらに拡張し、真核細胞におけるヒストン状態の変化やクロマチン構造の変化を離散的な状態変数により表現して、遺伝子の非断熱揺らぎの理論を展開した。この結果はニューヨーク州立大学のWang教授のグループとの共同研究として、投稿準備中である。また、この方法を用いて分化した細胞から多能性のある細胞へのリプログラミング過程を記述するための遺伝子スイッチング理論を開発し、非断熱揺らぎがスイッチング過程に大きな影響を与えることを示した。この結果は国際会議で報告し、http://arxiv.org/にプレプリント論文として公開したほか、学術誌への投稿準備が進んでいる。この結果に基づき、ランジュバン動力学計算およびフォッカープランク方程式の方法により、循環流とランドスケープによる分析を行い、非断熱揺らぎによって遺伝子スイッチに生じる特徴的な揺らぎの構造を解析する理論を展開した。
また、出芽酵母のゲノム動力学計算について、Hi-C実験データのバイアスを除く方法を適用して計算方法を発展させ、遺伝子活性が低い遺伝子は核膜に近い場所に、活性が高い遺伝子はセントロメアからやや離れた位置で核の内側に局在する傾向をシミュレーションによって示した。
さらにゲノム動力学計算の方法をヒトゲノムに適用するため、二倍体のゲノムMDに必要な自己無撞着的計算法を開発し、大規模計算を行った。染色体テリトリーの分布や相同染色体ペア間の差異について、計算結果を分析した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Coupling of lever arm swing and biased Brownian motion in actomyosin2014

    • Author(s)
      Qing-Miao Nie, Akio Togashi, Takeshi N. Sasaki, Mitsunori Takano, Masaki Sasai, and Tomoki P. Terada
    • Journal Title

      PLoS Comp. Biol.

      Volume: 10 Pages: e1003552_1-13

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1003552

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Folding pathway of a multidomain protein depends on its topology of domain connectivity2014

    • Author(s)
      Takashi Inanami, Tomoki P. Terada, and Masaki Sasai
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 111 Pages: 15969-15974

    • DOI

      10.1073/pnas.1406244111

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Epigenetic dynamics of gene regulation2015

    • Author(s)
      Masaki Sasai
    • Organizer
      Architecture, dynamics, and functionality of molecular biosystems
    • Place of Presentation
      Okazaki
    • Year and Date
      2015-03-30 – 2015-03-31
    • Invited
  • [Presentation] 蛋白質機能発現の動的エネルギーランドスケープ理論2015

    • Author(s)
      笹井理生
    • Organizer
      第359回 CBI学会研究講演会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2015-02-24 – 2015-02-24
    • Invited
  • [Presentation] A coarse grained model of chromosomes based on the Hi-C data2014

    • Author(s)
      Naoko Tokuda, Shin Fujishiro, Masaki Sasai
    • Organizer
      The 4D Nucleome 2014
    • Place of Presentation
      Hiroshima
    • Year and Date
      2014-12-17 – 2014-12-20
  • [Presentation] Dynamical energy landscape view of actomyosin motors2014

    • Author(s)
      Masaki Sasai, Qing-Miao Nie, and Tomoki P. Terada
    • Organizer
      The 7th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences
    • Place of Presentation
      Seoul
    • Year and Date
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • Invited
  • [Presentation] Fluctuating genome structure and gene regulation2014

    • Author(s)
      Masaki Sasai, Naoko Tokuda, Shin Fujishiro
    • Organizer
      8th IUPAP International Conference on Biological Physics
    • Place of Presentation
      Beijing
    • Year and Date
      2014-06-18 – 2014-06-22
    • Invited
  • [Book] Chapter 21, Coarse-Grained Modeling of Biomolecules2015

    • Author(s)
      Naoko Tokuda and Masaki Sasai
    • Total Pages
      20
    • Publisher
      Taylor & Francis Books
  • [Remarks] http://www.tbp.cse.nagoya-u.ac.jp/HM_project.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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