| 研究課題/領域番号 |
18KK0388
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
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| 研究機関 | 立命館大学 (2021-2022)
広島大学 (2018-2020) |
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研究代表者 |
冨樫 祐一 立命館大学, 生命科学部, 教授 (50456919)
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| 研究期間 (年度) |
2019 – 2023
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 生物物理学 / 生体高分子 / 分子複合体 / 構造機能相関 / 分子動力学 / 反応拡散系 / 数理モデル / シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
タンパク質などの生体高分子の中には、状態の変化（例えば酵素であれば反応のサイクル）に依存して形が変わるものがあります。一方で、形の違いが、分子の結合しやすさ・反応しやすさといった特性に影響することがあります。すなわち、形と機能とが相互に影響し合うことが予想されます。では、複数の分子が互いに形を変えつつ相互作用する場合には、どのようなことが起こるでしょうか。本研究では、このような分子の「形」を介した化学反応や情報伝達への影響を、数理的に検討します。細胞核内のクロマチン構造（DNAとタンパク質の複合体）など、生物学的に興味深い系の解析にも応用できる可能性があります。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、旧来の反応拡散系研究では無視されていた分子構造あるいは形の問題に取り組み、形の変化する生体高分子の間での化学反応や情報伝達に対する理論を得ることを目的としている。新型コロナウイルス感染症の影響で渡航延期が続いたため、オンラインで連絡を取りつつ、日本側・英国側それぞれで、DNAの物性に関する数理モデル構築と分子動力学計算を用いた評価を進めてきた。本年度に入り再渡航が可能となったが、予定の大幅な再調整が必要となったため、まずは短期の渡航で、これまでの成果の論文執筆準備と今後の計画策定のための議論を集中的に行った。具体的には、周期境界条件下での高分子粗視化モデルの数理的考察を進めたほか、DNAの修飾による力学特性への影響などを分子動力学計算を用いて評価した。これらについて２報の論文を準備中である。
加えて、日本側単独で研究を進めることが可能な関連項目として、前年度に引き続き、リボソーム内でのmRNA-tRNA間相互作用と翻訳開始機構との関係について分子動力学計算を用いた解析を進めた。特に、修飾塩基を含むmRNAとの相互作用を評価した。これについては、論文１報が出版され、新たに１報を準備中である。このテーマに関連する米国の実験グループを交えた３者間で、新たな国際共同研究プロジェクトの企画にも進展した。
次回渡航（2023年4～5月）の際に、論文執筆と新たな数理モデルやシミュレーション手法の検討を進める予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
2020年3月以降に予定していた渡航が新型コロナウイルス感染症の影響により延期となり、再渡航が2022年9月まで遅れたため、研究の進捗に大幅な支障を来した。一方で、その間も海外共同研究者とオンラインで連絡を取りつつ日本国内で可能な研究を進めたこと、研究目的に沿った範囲で日本側単独で進めることができる研究内容を展開したことで、すでにいくつかの論文を出版するなど、一定の成果は得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
新型コロナウイルス感染症の影響により渡航計画の再調整が必要になり、渡航期間の短縮は避けがたい状況ではあるが、研究目的を大幅に変えない範囲で国内の計算機利用を追加するなど計画を組み換えることで成果自体は得られつつある。直ちに長期間続けて渡航することは難しいため、当初計画よりさらに短期間に分割することで可能な限り時期を早める方針である。時間が限られていることから、事前に国内で得た結果を持ち込んで集中的に議論を進める。
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