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核内環境における転写因子の結合領域探索機構:分子動態インフォマティクスによる探求

Research Project

Project/Area Number 13J00499
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

寺川 剛  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsDNA / タンパク質 / 転写因子 / p53 / 特異的配列認識 / 粗視化分子動力学シミュレーション / マルチスケールシミュレーション / HMGB1 / 粗視化シミュレーション / 探索機構 / 核内 / 分子動態
Outline of Annual Research Achievements

代表的な癌抑制性の転写因子であるp53は2つ以上のドメインをリンカー領域が繋ぐ構造を持つ。このようなタンパク質の構造は柔軟なので、溶液中で様々な構造の集団として存在し、実験的にその構造集団の情報を得ることが困難であった。本プロジェクトでは、そのようなタンパク質の構造集団を得るための新しい粗視化シミュレーション手法を開発した。この手法を用いて得られたp53の構造集団から、X線小角散乱プロファイルを理論的に計算した。計算によって得られたプロファイルと過去の実験で得られたプロファイルを比較するとかなりよく一致した。
また、HMGB-1とクロマチン(20個のヌクレオソームで構成)を含む系のシミュレーションを行った。HMGB-1は、HMG Box AとHMG Box Bという2つのドメインをリンカー領域が繋ぐ構造を持つ、215残基の比較的小さな転写因子である。シミュレーションの解析の結果、ヌクレオソーム濃度が低い時、クロマチン内を素早く拡散し、ヌクレオソーム濃度が高い時、拡散が遅くなるということが明らかになった。このことは、拡散が遅くなる原因が、ヌクレオソームの排除体積によるものではなく、DNAの局所濃度によるものであることを示唆している。
さらに、上記で用いた粗視化シミュレーションの正当性を証明するために、コロンビア大学のEric Greeneの研究室に8ヶ月滞在し、一分子実験を行い、それに対応する粗視化シミュレーションを行って結果を比較した。この比較の結果は、粗視化シミュレーションが分子メカニズムを明らかにするための手法として有力なものであることを示唆した。

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。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Multi-scale Ensemble Modeling of Modular Proteins with Intrinsically Disordered Linker Regions: Application to p532014

    • Author(s)
      Tsuyoshi Terakawa, Junichi Higo, and Shoji Takada
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 107 Pages: 721-729

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] RESPAC : Method to Determine Partial Charges in Coarse-greined Prote in Model and Its Application to DNA-Binding Proteins' Journal of Chemical Theory and Computation2014

    • Author(s)
      Tsuyoshi Terakawa and Shoji Takadae
    • Journal Title

      Journal of Chemical Theory and Computation

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 711-721

    • DOI

      10.1021/ct4007162

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Specific DNA sequence search dynamics of p53 and effect of acetylation of its C-terminal domain : multi-scale simulation study2014

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      Biophysical Society 58th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Moscone center (サンフランシスコ・米国)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 転写因子p53の特異的結合部位探索・認識機構 : マルチスケールシミュレーション研究2013

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      第51回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Specific DNA sequence search and recognition mechanism of transcription factor p53 : Multi-scale simulation study2013

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      第7回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 転写因子p53の特異的DNA配列認識機構 : 粗視化分子動力学シミュレーションゆによる探求2013

    • Author(s)
      寺川 剛
    • Organizer
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      とりぎん文化会館(鳥取市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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