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1分子DNAのねじれ応答測定による弾性調節型インスレーター機能の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K06149
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関東京農工大学

研究代表者

村山 能宏  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60334249)

研究分担者 坂本 尚昭  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00332338)
粟津 暁紀  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00448234)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードDNA / インスレーター / ねじれ / 弾性 / エンハンサー遮断活性 / 揺らぎ
研究成果の概要

インスレーターと呼ばれるDNAの特定の塩基配列は、DNAのマクロな変形を調節する役割を担っている可能性がある。ウニで同定されたインスレーター(ArsIns)を含むDNA試料を作製し、1本のDNAを直接ねじる実験を行った結果、「局所的な配列の違いにより、DNAのマクロな変形に違いが生じること」が分かった。さらに、ArsInsの活性測定及びDNAモデルの数値シミュレーションを行った結果、DNAの塩基配列は蛋白質の設計情報や結合情報だけでなく、DNA自身のマクロな構造を調節するための情報を含んでいる可能性があることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトの場合、DNAの全塩基配列の内、蛋白質の設計情報を担う領域(コード領域)は全体の2%にも満たない。非コード領域に見られる反復配列は個により異なり、疾病の要因となる場合もある。局所的な配列の違いが表現型に及ぼす影響については、蛋白質の結合の有無だけでは説明できないことから、塩基配列に依存したDNAの力学特性に着目した研究が今後さらに加速するのではないかと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Structural dynamics of DNA depending on methylation pattern2021

    • 著者名/発表者名
      Takeru Kameda, Miho M. Suzuki, Akinori Awazu, Yuichi Togashi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 103 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreve.103.012404

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CRISPR-Cas9 editing of non-coding genomic loci as a means of controlling gene expression in the sea urchin.2021

    • 著者名/発表者名
      Pieplow A, Dastaw M, Sakuma T, Sakamoto N, Yamamoto T, Yajima M, Oulhen N, Wessel GM
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 472 ページ: 85-97

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2021.01.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spontaneous Organizations of Diverse Network Structures in Coupled Logistic Maps with a Delayed Connection Change2020

    • 著者名/発表者名
      A. Ohara, M. Fujii, A. Awazu
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 11 ページ: 114801-114801

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.114801

    • NAID

      210000158610

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recycling endosomes associate with Golgi stacks in sea urchin embryos.2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii S, Tago T, Sakamoto N, Yamamoto T, Satoh T, Satoh AK
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology

      巻: 13(1) 号: 1 ページ: 59-62

    • DOI

      10.1080/19420889.2020.1761069

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Histone Tail Dynamics in Partially Disassembled Nucleosomes During Chromatin Remodeling2019

    • 著者名/発表者名
      Takeru Kameda, Akinori Awazu, Yuichi Togashi
    • 雑誌名

      Front. Mol. Biosci.

      巻: 6 ページ: 133-133

    • DOI

      10.3389/fmolb.2019.00133

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Torsional Turning Motion of Chromosomes as an Accelerating Force to Align Homologous Chromosomes during Meiosis2019

    • 著者名/発表者名
      Takao Kazutaka、Takamiya Kazunori、Ding Da-Qiao、Haraguchi Tokuko、Hiraoka Yasushi、Nishimori Hiraku、Awazu Akinori
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 2 ページ: 023801-023801

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.023801

    • NAID

      210000135084

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Insulator Activities of Nucleosome-Excluding DNA Sequences without Bound Chromatin Looping Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Matsushima Yuki、Sakamoto Naoaki、Awazu Akinori
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 号: 5 ページ: 1035-1043

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b10518

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Length dependence of viscoelasticity of entangled-DNA solution with and without external stress2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Tanoguchi and Yoshihiro Murayama
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 10

    • DOI

      10.1063/1.5048821

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic Features of Plectoneme Formation of Twisted DNA at Low Force2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Yoshida, Daisuke Ando, Masahiro Makuta, and Yoshihiro Murayama
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 9 ページ: 093801-093801

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.093801

    • NAID

      210000134941

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] DNAねじれ応答の局所配列依存性2020

    • 著者名/発表者名
      柏崎今日子,村山能宏
    • 学会等名
      第19回関東ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 絡まり合ったDNA溶液における微粒子の緩和の変形サイズ依存性2020

    • 著者名/発表者名
      宮本明典,村山能宏
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 局所変形後の絡まりあったDNA溶液中における微粒子の拡散と緩和過程2020

    • 著者名/発表者名
      宮本明典,村山能宏
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 局所変形に伴う絡まり合ったDNAのダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      宮本明典,村山能宏
    • 学会等名
      第18回関東ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] DNAねじれ変形の配列依存性の検出2019

    • 著者名/発表者名
      柏崎今日子,熊山翔太,村山能宏
    • 学会等名
      第18回関東ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Relaxation process of entangled DNA solution after local deformation2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori Miyamoto and Yoshihiro Murayama
    • 学会等名
      The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Insulator Activities of Nucleosome-Excluding DNA Sequences Without Chromatin Loop Form2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori Awazu
    • 学会等名
      The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ねじれに依存したDNA超らせん構造の力学的安定性2019

    • 著者名/発表者名
      熊山翔太,村山能宏
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanical stability of a single twisted DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Kumayama and Yoshihiro Murayama
    • 学会等名
      The International Conference on APEF2018 -Advances in Physics of Emergent orders in Fluctuations-
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DNA超らせん構造の力学的安定性2018

    • 著者名/発表者名
      熊山翔太,村山能宏
    • 学会等名
      第17回関東ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 過渡的に生じる中間体ヌクレオソームにおけるヒストンテール動態2018

    • 著者名/発表者名
      亀田 健, 冨樫 祐一, 粟津 暁紀
    • 学会等名
      第56会生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 核膜変形と核内流体を考慮した分裂酵母染色体動態の物理モデル2018

    • 著者名/発表者名
      高尾 和孝, 西森 拓, 粟津 暁紀
    • 学会等名
      第56会生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ヌクレオソーム排他的領域のインスレーター機能の解析2018

    • 著者名/発表者名
      松島 佑樹, 西森 拓, 坂本 尚昭, 粟津 暁紀
    • 学会等名
      第56会生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamic changes in the interchromosomal interaction of early histone gene loci during development of sea urchin2018

    • 著者名/発表者名
      松下 将也, 落合 博, 鈴木 賢一, 林 紗弥香, 杉山 文香, 山本 卓, 粟津 暁紀, 坂本 尚昭
    • 学会等名
      第56会生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 数理モデルとライブイメージングデータを用いた分裂酵母間期核内構造の解析2018

    • 著者名/発表者名
      高山 雄揮, 伊藤 寛朗, 千田 久通, 西森 拓, 上野 勝, 粟津 暁紀
    • 学会等名
      第56会生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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