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真核細胞の遺伝子スイッチの揺らぎと制御の理論

研究課題

研究課題/領域番号 24244068
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 生物物理・化学物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

笹井 理生  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30178628)

連携研究者 寺田 智樹  名古屋大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20420367)
千見寺 浄慈  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教 (10420366)
研究協力者 WANG Jin  New York州立大
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
38,350千円 (直接経費: 29,500千円、間接経費: 8,850千円)
2014年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2013年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2012年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
キーワードゲノム分子動力学 / 遺伝子スイッチの非断熱揺らぎ / 遺伝子制御ネットワーク理論 / クロマチン構造 / 国際情報交換アメリカ / 非断熱揺らぎ / 遺伝子制御ネットワーク / ゲノムMD / 遺伝子ネットワーク
研究成果の概要

真核細胞の遺伝子発現の原理を理論的に研究した。遺伝子発現の統計力学モデルを展開し、確率流を渦として表現する理論を開発して、多段階の非断熱揺らぎを含む超非断熱揺らぎの重要性を示した。ゲノム分子動力学を開発し、出芽酵母の遺伝子活性と遺伝子の核内空間配置分布との相関を示す結果を得たほか、ヒトにおけるゲノム分子動力学の方法論を開発した。胚性幹細胞の遺伝子発現パターンの揺らぎと遷移を分析して、平均場理論、数値計算により超非断熱揺らぎの効果を解析し、断熱近似を適用した際には存在しない豊富な種類の細胞状態間遷移経路の存在の示唆を得て、計算と理論を比較する枠組みを示した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 12件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Coupling of Lever Arm Swing and Biased Brownian Motion in Actomyosin2014

    • 著者名/発表者名
      Nie, QM., Togashi, A., Sasaki, TN., Takano, M., Sasai, M., Terada, TP
    • 雑誌名

      PLoS Comput Biol

      巻: 10 号: 4 ページ: e1003552-e1003552

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1003552

    • NAID

      120005476003

    • 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] Folding pathway of a multidomain protein depends on its topology of domain connectivity2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Inanami, Tomoki P. Terada, and Masaki Sasai
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 111 号: 45 ページ: 15969-15974

    • DOI

      10.1073/pnas.1406244111

    • 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] Conformational flexibility of loops of myosin enhances global bias in the actin-myosin interaction landscape2014

    • 著者名/発表者名
      Qing-Miao Nie, Masaki Sasai, and Tomoki P. Terada
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 16 号: 14 ページ: 6441-6447

    • DOI

      10.1039/c3cp54464h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eddy current and coupled landscapes for nonadiabatic and nonequilibrium complex system dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Kun Zhang, Masaki Sasai, Jin Wang
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 110 号: 37 ページ: 14930-14935

    • DOI

      10.1073/pnas.1305604110

    • NAID

      120005476002

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time scales in epigenetic dynamics and phenotypic heterogeneity of embryonic stem cells2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai, Yudai Kawabata, Koh Makishi, Kazuhito Itoh, and Tomoki P. Terada
    • 雑誌名

      PLoS Comp. Biol.

      巻: 9 号: 12 ページ: e1003380-e1003380

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1003380

    • NAID

      120005476001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entropic mechanism of allosteric communication in conformational transitions of dihydrofolate reductase2013

    • 著者名/発表者名
      Tomoki P. Terada, Toru Kimura, and Masaki Sasai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 号: 42 ページ: 12864-12877

    • DOI

      10.1021/jp402071m

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Brownian dynamics and strategy of amoeboid cell locomotion2012

    • 著者名/発表者名
      S. I. Nishimura, M. Ueda, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 85 号: 4 ページ: 041909-041909

    • DOI

      10.1103/physreve.85.041909

    • NAID

      120005476000

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Epigenetic dynamics of gene regulation2015

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai
    • 学会等名
      Architecture, dynamics, and functionality of molecular biosystems
    • 発表場所
      Okazaki
    • 年月日
      2015-03-30 – 2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質機能発現の動的エネルギーランドスケープ理論2015

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 学会等名
      第359回 CBI学会研究講演会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-02-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A coarse grained model of chromosomes based on the Hi-C data2014

    • 著者名/発表者名
      Naoko Tokuda, Shin Fujishiro, Masaki Sasai
    • 学会等名
      The 4D Nucleome 2014
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical energy landscape view of actomyosin motors2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai, Qing-Miao Nie, and Tomoki P. Terada
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences
    • 発表場所
      Seoul
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuating genome structure and gene regulation2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai, Naoko Tokuda, Shin Fujishiro
    • 学会等名
      8th IUPAP International Conference on Biological Physics
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2014-06-18 – 2014-06-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational Models for Chromatin Structure and Gene Expression2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai, Naoko Tokuda, and Shin Fujishiro
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium of the Mathematics on Chromatin Live Dynamics
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Time scales in epigenetic dynamics and landscapes2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai
    • 学会等名
      Physical Principles and Underlying Mechanisms of Biomolecules and Materials
    • 発表場所
      Chinese Adademy of Science, Beijing
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-adiabatic gene switching and fluctuations in ES cells2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai
    • 学会等名
      Computational Methods for Bio and Complex Systems
    • 発表場所
      Korea Institute for Advanced Study, Seoul
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Epigenetic dynamics of eukaryotic cells2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of the IEEE Engineering of Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Osaka International Convention Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuating dynamics of 3D genome organization2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai
    • 学会等名
      The 2nd KIAS Conference on Subcellular Dynamics
    • 発表場所
      Korea Institute for Advanced Study, Seoul for Advanced Study, Seoul
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Slow dynamics of chromatins and non-adiabatic gene switches2012

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Characterizing Landscapes: From Biomolecules to Cellular Networks
    • 発表場所
      Telluride, Colorado
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Revisiting the consistency principle of protein conformational change2012

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      12th KIAS Conference on Protein Structure and Function
    • 発表場所
      Seoul
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneous dynamics and fluctuations in biomolecular networks2012

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      RIKEN Quantitative Biology Center Inaugural Symposium
    • 発表場所
      Kobe
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Chapter 21, Coarse-Grained Modeling of Biomolecules2015

    • 著者名/発表者名
      Naoko Tokuda and Masaki Sasai
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Taylor & Francis Books
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 生体分子のつくるシステム 「ゲノム系計算科学(計算科学講座第7巻)」2013

    • 著者名/発表者名
      笹井理生、寺田智樹
    • 総ページ数
      27
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] http://www.tbp.cse.nagoya-u.ac.jp/HM_project.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 科研費プロジェクト

    • URL

      http://www.tbp.cse.nagoya-u.ac.jp/HM_project.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 科研費プロジェクト

    • URL

      http://www.tbp.cse.nagoya-u.ac.jp/HM_project.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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