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生命現象の階層ダイナミクスの実空間モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 23240044
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生体生命情報学
研究機関同志社大学

研究代表者

吉川 研一  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80110823)

研究分担者 湊元 幹太  三重大学, 工学研究科, 講師 (80362359)
元池 育子  東北大学, 情報学研究科, 准教授 (70347178)
市川 正敏  京都大学, 理学研究科, 講師 (40403919)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)
2014年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2013年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2012年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2011年度: 21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)
キーワード時空間秩序 / 生命物理学 / ゲノムDNA / 人工細胞モデル / 形態形成のモデル / DNA二本鎖損傷 / DNA高次構造 / 細胞サイズ小胞 / 細胞のモデリング / モデル細胞 / ゲノムDNA / DNAの高次構造相転移 / チューリングモデル / 遺伝子のスイッチング / リン脂質小胞 / 空間離散場
研究成果の概要

ゲノムDNA、細胞、細胞集団の、各階層での生命現象の特質を明らかにするため、実空間上のモデル系を構築することが中心的な研究課題。当初の予想を上回る成果が得られてきている。1)遺伝子活性のスイッチングについては、光感受性の界面活性剤により、DNAの高次構造転移を引き起すことにより、複数の遺伝子のスイチングを起こすことに成功している。 2)細胞サイズ小胞の形成手法の確立および、細胞サイズ空間での生化学反応(遺伝子発現など)の特異性の実証など、この課題は大きく進展した。3)網羅的なヒト遺伝子の発現解析により遺伝子群が特異的な大域的ドメインを形成していることを明らかにし、理論モデルを構築した。

報告書

(5件)
  • 2015 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 6件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 16件) 図書 (1件) 備考 (4件) 産業財産権 (5件)

  • [国際共同研究] Nesmeyanov Institute/Moscow(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] College of Staten Island/City University of New York/NY(米国)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] Shaoxing University/Shaoxing(China)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] The evolution of spatial ordering of oil drops fast spreading on a water surface2015

    • 著者名/発表者名
      Daigo Yamamoto, Chika Nakajima, Akihisa Shioi, Marie Pierre Krafft and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 号: 1 ページ: 7189-7189

    • DOI

      10.1038/ncomms8189

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mode bifurcation of a bouncing dumbbell with chirality2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitsugu Kubo, Shio Inagaki, Masatoshi Ichikawa, and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 5 ページ: 052905-052905

    • DOI

      10.1103/physreve.91.052905

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Marked difference in conformational fluctuation between giant DNA molecules in circular and linear forms2015

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Iwaki, Tomomi Ishido, Ken Hirano, Alexei Lazutin, Valentina V. Vasilevskaya, Takahiro Kenmotsu and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 142 号: 14 ページ: 145101-145101

    • DOI

      10.1063/1.4916309

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Roughening Dynamics of Radial Imbibition in a Porous Medium2015

    • 著者名/発表者名
      Yongjun Chen, Shun N. Watanabe and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem.

      巻: 119 号: 22 ページ: 12508-12513

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03157

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Does DNA Exert an Active Role in Generating Cell-Sized Spheres in an Aqueous Solution with a Crowding Binary Polymer?2015

    • 著者名/発表者名
      Kanta Tsumoto, Masafumi Arai, Naoki Nakatani, Shun N. Watanabe and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Life

      巻: 5 号: 1 ページ: 459-466

    • DOI

      10.3390/life5010459

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A toy model for nucleus-sized crowding confinement2015

    • 著者名/発表者名
      Chwen-Yang Shew and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Cond. Matt.

      巻: 27 号: 6 ページ: 064118-064118

    • DOI

      10.1088/0953-8984/27/6/064118

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Steadily oscillating axial bands of binary granules in a nearly filled coaxial cylinder2015

    • 著者名/発表者名
      Shio Inagaki, Hiroyuki Ebata, and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 1 ページ: 010201-010201

    • DOI

      10.1103/physreve.91.010201

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compaction of Double-Stranded DNA by Negatively Charged Proteins and Colloids2015

    • 著者名/発表者名
      Anatoly A. Zinchenko and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Current Opinion in Colloid and Interface Science

      巻: 20 号: 1 ページ: 60-65

    • DOI

      10.1016/j.cocis.2014.12.005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamical formation of lipid bilayer vesicles from lipid-coated droplets across a planar monolayer at an oil/water interface2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Yamanaka, S. Kato, T . Hamada, M. Takagi, M. Ichikawa, and K. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 9 号: 40 ページ: 9539-9547

    • DOI

      10.1039/c3sm51766g

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of low-frequency ultrasound on double-strand breaks in giant DNA molecules2013

    • 著者名/発表者名
      Kenji Yoshida, Naoki Ogawa, Kagawa Yukihiro, Hiraku Tabata, Yoshiaki Watanabe, Takahiro Kenmotsu, Yuko Yoshikawa and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 号: 6 ページ: 63705-63705

    • DOI

      10.1063/1.4818125

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Back-and-forth micromotion of aqueous droplets in a dc electric field2013

    • 著者名/発表者名
      Tomo Kurimura, Masatoshi Ichikawa, Masahiro Takinoue and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physical Reviews E

      巻: 88 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreve.88.042918

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural change of DNA induced by nucleoid proteins: Growth phase-specific Fis and stationary phase-specific Dps2013

    • 著者名/発表者名
      Yuko T. Sato, Shun N. Watanabe, Takahiro Kenmotsu, Masatoshi Ichikawa, Yuko Yoshikawa, Jun Teramoto, Tadayuki Imanaka, Akira Ishihama and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 105 号: 4 ページ: 1037-1044

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.07.025

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling negative and positive photothermal migration of centimeter-sized droplets2013

    • 著者名/発表者名
      M. Ichikawa, T. Iwaki, F. Takabatake, K. Miura, N. Magome, K. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 88 号: 1 ページ: 12403-12403

    • DOI

      10.1103/physreve.88.012403

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probability of double-strand breaks in genome-sized DNA by γ-ray decreases markedly as the DNA concentration increases2013

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke F Shimobayashi, Takafumi Iwaki, Toshiaki Mori and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 138 号: 17

    • DOI

      10.1063/1.4802993

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-organized Archimedean spiral pattern: Regular bundling of fullerene through solvent evaporation2013

    • 著者名/発表者名
      Y.-J., Chen, K. Suzuki, H. Mahara, K. Yoshikawa, T. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 102 号: 4 ページ: 41911-41915

    • DOI

      10.1063/1.4789906

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-Sized Liposomes and Droplets: Real-World Modeling of Living Cells2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Hamada and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 5(11) 号: 11 ページ: 2292-2305

    • DOI

      10.3390/ma5112292

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling activation site density by low-energy far-field stimulation in cardiac tissue2012

    • 著者名/発表者名
      Marcel Hörning, Seiji Takagi and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 85(6) 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.85.061906

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rigidity Matching between Cells and the Extracellular Matrix Leads to the Stabilization of Cardiac Conduction2012

    • 著者名/発表者名
      Marcel Hörning, Satoru Kidoaki, Takahito Kawano and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 102(3) 号: 3 ページ: 379-387

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2011.12.018

    • NAID

      120003988292

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How environmental solution condistion determine the compaction velocity of single DNA moleules2012

    • 著者名/発表者名
      Ken Hirano, Masatoshi Ichikawa, Tomomi Ishido, Mitsuru Ishikawa, Yoshinobu Baba, Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 40 号: 1 ページ: 284-289

    • DOI

      10.1093/nar/gkr712

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Critical behavior of megabase-size DNA toward the transition into a compact state2011

    • 著者名/発表者名
      Yuko Yoshikawa, Yuki Suzuki, Kozo Yamada, Wakao Fukuda, Kenichi Yoshikawa, Kunio Takeyasu, Tadayuki Imanaka
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 135 号: 22 ページ: 225101-225107

    • DOI

      10.1063/1.3666845

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly efficient DNA compaction mediated by an in vivo antitumor-active tetrazolato-bridged dinuclear platinum(II) complex2011

    • 著者名/発表者名
      Yuko Yoshikawa
    • 雑誌名

      Inorg.Chem.

      巻: Vol.50 号: 22 ページ: 11729-11735

    • DOI

      10.1021/ic2017165

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformation of acto HMM assembly confined in cell-sized liposome2011

    • 著者名/発表者名
      K. Takiguchi, M. Negishi, Y. T.-Takiguchi, M. Homma, and K. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 27(18) 号: 18 ページ: 11528-11535

    • DOI

      10.1021/la2016287

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Confinement causes opposite effects on the folding transition of a single polymer chain depending on its stiffness2011

    • 著者名/発表者名
      Yuji Higuchi, Takafumi Iwaki and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 84(2) 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.84.021924

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ゲノムDNAの二本鎖切断-超音波・ガンマ線・光励起の比較-2015

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      電子情報通信学会、超音波・応用音響研究会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2015-01-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A working hypothesis on the self-control of whole genome2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshikawa
    • 学会等名
      Stem Cells and Devices International SPIRITS Symposium
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 年月日
      2014-10-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phase-transition of genomic DNA2014

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Graduate School of Biostudies & iCeMS Joint Symposium
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-world Modeling of Living System with Surfactant:Self-organized Structure and Dynamic Function2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshikawa
    • 学会等名
      20th Internaional Symposium on Surfactants in Solution
    • 発表場所
      Coimbra, Spain
    • 年月日
      2014-06-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 混雑するミクロ環境下で働くゲノムDNA2014

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      細胞生物学会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-06-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How to Bridge Life and Matter Through Nonlinear Dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      Oscillations & Dynamic Instabilities in Chemical Systems
    • 発表場所
      アメリカ合衆国
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How to protect fatal damage on genomic DNA: Quantitative ev aluation of double-strand break and application to medicinal chemistry2012

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Medicinal Chemistry2012(ISMC2012)
    • 発表場所
      ドイツ
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure and Function of Biological Soft Matters through Hierarchical Dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      2012 Summer School of the HeKKSaGOn Consortium
    • 発表場所
      ドイツ
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase transition of a single giant DNA: Physics and its biological signflcance2011

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      KITPCのワークショップ「International Conference on Hierarchical Structures in Complex Fluids」
    • 発表場所
      中国
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase-transition of genomic DNA2011

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      international conference at Strasbourg
    • 発表場所
      フランス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-Turing Scenario on Spatio-Temporal Strucutre Formation2011

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      7th International Conference on Biological Physics, ICBP-2011
    • 発表場所
      アメリカ合衆国
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How does the higher-order structure of DNA concern with genetic functions?

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      The International Conference on Medical Physics
    • 発表場所
      Brighton, UK
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Specificity of cell-sized confinement

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      International Workshop “From Soft Matter to Protocell”
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase Transition on Genomic DNA: Its Physics & Biological Significance

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      German Science Days "Research for Sustainable Development"
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Unveiling Intrinsic Characteristics of Genomic DNA

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      International SPIRITS Symposium
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-World Modeling on Exotic Aspects of Living Cell

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      Symposium: Three Domains of Life
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] パリティ: 細胞の自己組織化"に物理の視点から迫る2011

    • 著者名/発表者名
      吉川 研一, 岩城 貴史
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 同志社大学生命医科学部生命物理学研究室

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 同志社大学生命医科学部生命物理科学研究室

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 研究紹介(同志社大学生命医科学部生命物理学研究室)

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 研究紹介(同志社大学生命医科学部生命物理学研究室)

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [産業財産権] 上皮間葉転換阻害剤及び癌転移治療剤2015

    • 発明者名
      吉川研一
    • 権利者名
      吉川研一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-053282
    • 出願年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 固体物体を運動させる方法、及び、送液ポンプ2014

    • 発明者名
      吉川研一
    • 権利者名
      吉川研一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] レーザーを用いて細胞を配列方法2014

    • 発明者名
      吉川研一
    • 権利者名
      吉川研一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 内包物質に耐熱性を与えたリポソーム及びその製造法2012

    • 発明者名
      市川正敏、吉川研一、石崎昭彦、中部屋恵造
    • 権利者名
      市川正敏、吉川研一、石崎昭彦、中部屋恵造
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2012-09-18
    • 取得年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 複数の被内包リポソームを内包するリポソーム及びその製造方法2012

    • 発明者名
      市川正敏、吉川研一、石崎昭彦、中部屋恵造
    • 権利者名
      市川正敏、吉川研一、石崎昭彦、中部屋恵造
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2012-09-18
    • 取得年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2022-02-16  

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