• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Quantification of physical parameters and construction of theoretical models to understand Chromatin Potential

Planned

Project AreaChromatin potential for gene regulation
Project/Area Number 18H05529
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute of Genetics

Principal Investigator

木村 暁  国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (10365447)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 坂上 貴洋  青山学院大学, 理工学部, 准教授 (30512959)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥117,650,000 (Direct Cost: ¥90,500,000、Indirect Cost: ¥27,150,000)
Fiscal Year 2020: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Fiscal Year 2019: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Fiscal Year 2018: ¥33,410,000 (Direct Cost: ¥25,700,000、Indirect Cost: ¥7,710,000)
Keywords細胞核 / クロマチン / 粘弾性 / 転写制御 / クロマチン構造 / ポリマー物理学 / 線虫 / 発生
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、クロマチン構造を変化させ遺伝子発現を制御するものとして、細胞核のサイズやクロマチンの動きやすさ等の物理的要因に着目して、そのメカニズムと役割を理解することを目的としている。
2018年度は、クロマチンが線虫胚細胞の核内で動く様子を可視化・定量化するためのイメージング実験系を確立した。二光子励起型のスピニングティスク共焦点顕微鏡を用いることによって、生細胞内でのクロマチンの運動を、褪色と細胞毒性を抑えて、高速で3次元的に取得することに成功した。この定量的データを、種々の理論モデルに基づいたポリマーの挙動と比較し、クロマチン構造の持つ物理学的な特徴を明らかにする解析を進めている。
また、細胞核のサイズを遺伝学的に変化させた際の、クロマチン運動を定量化し、細胞核サイズが運動に及ぼす影響を定量的に評価することも進めている。
さらには、クロマチン構造にかかる物理的な力を明らかにするために、核内の力測定にも取り組んでいる。2018年度は、線虫胚に直接物質を導入する手法を確立することに成功した。これにより、核内に磁性ビーズなどを導入し、力を測定・制御する目的に向かって前進した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画において2018年度の最大の課題と位置付けていた「低褪色、低細胞毒性での高速3次元イメージング」の実験系を確立できたから。

Strategy for Future Research Activity

2019年度は、前年度に確立したイメージングシステムを用いて、クロマチンの運動を種々の条件で計測し、物理的な特徴を見出す。それを元に、物理モデルの構築を開始する。また、核内の力を測定・制御する実験系の確立を目指す。具体的には、磁気ビーズを細胞核内に導入して、磁気ピンセットによって任意の大きさの力をかけることに取り組む。そして2020年度以降に、クロマチン構造変化や転写変動の計測により、クロマチン濃度の変化が遺伝子発現に与える影響を評価する。また、クロマチン運動については、作用する力と粘弾性といった物理パラメータを計測する方法を確立し、さらには、転写変動等との関係を解析する。これらの解析を通じて「クロマチン濃度」と「クロマチン運動」が転写に与える影響を説明する理論モデルを構築し、転写制御を司るクロマチンポテンシャルに影響する物理的要因とそのメカニズムを理解することを目指す。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(19 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation Book Remarks

  • [Int'l Joint Research] KU Leuven/Hasselt University(ベルギー)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Marine Biological Laboratory(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Bayreuth University(ドイツ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Choice between 1- and 2-furrow cytokinesis in Caenorhabditis elegans embryos with tripolar spindles2019

    • Author(s)
      Kondo Tomo、Kimura Akatsuki
    • Journal Title

      Molecular Biology of the Cell

      Volume: 30

    • DOI

      10.1091/mbc.e19-01-0075

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Statistical physics of ring polymers based on topological volume concept2019

    • Author(s)
      Sakaue Takahiro
    • Journal Title

      Reactive and Functional Polymers

      Volume: 134 Pages: 150-155

    • DOI

      10.1016/j.reactfunctpolym.2018.11.017

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Active dynamics and spatially coherent motion in chromosomes subject to enzymatic force dipoles2019

    • Author(s)
      Put Stefanie、Sakaue Takahiro、Vanderzande Carlo
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 99 Pages: 032421-032421

    • DOI

      10.1103/physreve.99.032421

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of Memory and Active Forces on Transition Path Time Distributions2018

    • Author(s)
      Carlon E.、Orland H.、Sakaue T.、Vanderzande C.
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 122 Pages: 11186-11194

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b06379

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Topological free volume and quasi-glassy dynamics in the melt of ring polymers2018

    • Author(s)
      Sakaue Takahiro
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 14 Pages: 7507-7515

    • DOI

      10.1039/c8sm00968f

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inferring Active Noise Characteristics from the Paired Observations of Anomalous Diffusion2018

    • Author(s)
      Saito Takuya、Sakaue Takahiro
    • Journal Title

      Polymers

      Volume: 11 Pages: 2-2

    • DOI

      10.3390/polym11010002

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 遠心顕微鏡で細胞核を動かし、力を定量する2019

    • Author(s)
      木村暁
    • Organizer
      定量生物学の会第9回年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Some Topics on Dynamics of Chromosomal Loci2019

    • Author(s)
      Sakaue T
    • Organizer
      he Arctic Biophysics Meeting on Epigenetics and Chromosome Dynamics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Statistical Physics of Topologically Constrained Polymers2019

    • Author(s)
      Sakaue T
    • Organizer
      Polymer meets Topology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 環状高分子鎖濃厚系におけるトポロジーの効果2019

    • Author(s)
      坂上貴洋
    • Organizer
      高分子学会講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Microtubule-dependent positioning of the nucleus in the C. elegans embryo2018

    • Author(s)
      Kimura A
    • Organizer
      EMBO/EMBL Symposia: Microtubules: From Atoms to Complex Systems
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 二光子スピニングディスク顕微鏡を用いた線虫胚発生の低退色・低毒性イメージングの可能性2018

    • Author(s)
      木村暁
    • Organizer
      多次元生細胞イメージング研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 定量生物学2018

    • Author(s)
      小林 徹也
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      化学同人
    • ISBN
      9784759817300
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 2つに分裂するか、3つに分裂するか、それが問題だ

    • URL

      https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2019/04/research-highlights_ja/rh20190304.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 物理計測と理論モデル構築によるクロマチンポテンシャルの理解

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/potentia/member/kimuraa.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 国立遺伝学研究所細胞建築研究室

    • URL

      http://cellarchlab.galaxy.bindcloud.jp/home_jp.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-07-20   Modified: 2020-08-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi