2017 Fiscal Year Annual Research Report
Genome structural dynamics and transcription regulation
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26610130
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
笹井 理生 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30178628)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | クロマチン / ゲノム / 分子動力学計算 / 転写制御 / 相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトfibroblast細胞、およびヒトlymphoblastoid細胞の間期核内のゲノム立体構造を計算するモデルを構築し、その動的構造分布についての解析を行った。とりわけ２８年度までは、ヒストン修飾など２９種類のエピゲノム情報を６次元状態に分類していたが、２９年度にニューラルネット深層学習、隠れマルコフ法、潜在的ディリクレ配分法を比較検討した結果、６種類のエピゲノム情報を５次元状態に分類する統計的方法を開発することに成功し、その有効性を示すことができた。
この統計的方法をもとに、エピゲノム情報に応じた物性を持つ高分子として染色体をモデル化し、その分子動力学計算を行った。とくに、凝縮したM期の染色体がG1期初期に膨張する過程をシミュレートすることにより、核小体の自発的構造形成を示すことができるようになった。さらに、この過程で染色体のうち核小体と接触するnucleolous associated domainが形成される様子を説明することに成功した。遺伝子発現の活発な領域と不活発な領域が自発的にコンパートメントを形成する過程を計算し、ゲノム構造と転写制御の動的関係を示す解析を行った。
また、出芽酵母のゲノム立体構造を計算し、tRNAをコードする遺伝子の核内分布の分析を行った。tRNAをコードする遺伝子が局在する複数の領域が存在することを示し、その転写制御を解析するための基礎データを得ることができた。さらに、タンパク質相互作用システムの典型例を数理モデルにより解析し、ゲノム立体構造が概日周期により制御される機構を分析するためのテスト計算をおこなった。
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