超離散時空間解析と大規模配列解析の融合による遺伝子転写原理の解明

• 研究課題/領域番号: 24500360
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大田 佳宏 東京大学, 数理(科)学研究科(研究院), 特任教授 (80436592)
• 研究分担者: 井原 茂男 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (30345136)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 超離散 / 配列解析 / 遺伝子転写 / 離散系 / シミュレーション / 数理モデル / 遺伝子 / 転写 / セルオートマトン / 超離散系

研究成果の概要

ヒト細胞を用いたRNAPII (RNA polymerase II) 実体の運動情報やエピジェネティック修飾情報の数理解析の研究を行った。これまでの我々の研究では、時間分解能７.５分間隔で細胞実験を行っていたが、本研究課題ではより高い時間分解能の転写におけるRNAデータの取得を行った。さらに、転写ダイナミクスを制御しその運動にも影響を与える因子として、各種タンパク質結合情報とエピジェネティック修飾情報も取得した。これらの細胞実験のデータをもとに、データマイニングの技術を応用し、転写の運動・修飾情報を染色体上の数値データとしてパスプリファレンスを含めた数理解析を行うプログラムを開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Direct Evidence for Pitavastatin Induced Chromatin Structure Change in the KLF4 Gene in Endothelial Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maejima T, Inoue T, Kanki Y, Kohro T, Li G, Ohta Y, Kimura H, Kobayashi M, Taguchi A, Tsutsumi S, Iwanari H, Yamamoto S, Aruga H, Dong S, Stevens JF, Poh HM, Yamamoto K, Kawamura T, Mimura I,
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 9 号: 5 ページ: e96005-e96005
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 遺伝子転写機構の時空間シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 大田佳宏, 井原茂男
  • 雑誌名: 「生体の科学」(医学書院) 巻: Vol.65, No.5 ページ: 458-459
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 真核生物の転写機構の数理解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井原茂男, 大田佳宏
  • 雑誌名: 「生体の科学」(医学書院) 巻: Vol.65, No.5 ページ: 458-459
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultradiscrete Modeling and Simulation for Gene Transcription (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ohta and Sigeo Ihara
  • 雑誌名: RIMS Kokyuroku Bessatsu 巻: B41 ページ: 101-124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultradiscrete Modeling and Simulation for Gene Transcription (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohta Y and Ihara S
  • 雑誌名: RIMS Kokyuroku Bessatsu 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] A path preference cellular-automaton model for traffic flow through transit points and its application to the transcription process in biology (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ohta, Akinobu Nishiyama, Yoichiro Wada, Yijun Ruan, Tatsuhiko Kodama, Takashi Tsuboi, Tetsuji Tokihiro and Sigeo Ihara
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 86 号: 2 ページ: 021918-021918
  • DOI: 10.1103/physreve.86.021918
  • URL: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.86.021918
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sev ere dermatitis with loss of epidermal Langerh ans cells in human and mouse zinc deficiency. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawamura T, Ohta Y, et al.
  • 雑誌名: The Journal of Clinical Investigation 巻: 84 号: 2 ページ: 722-732
  • DOI: 10.1172/jci58618
  • 査読あり
• [学会発表] 転写機構解明のための時空間数理モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 大田佳宏
  • 学会等名: 生命動態システム科学四拠点・CREST・PRESTO合同シンポジウム「生命動態の分子メカニズムと数理」
  • 発表場所: 京都大学 芝蘭会館 稲盛ホール
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子の転写機構解明のための数理モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 大田佳宏
  • 学会等名: Seminar on Mathematics for various disciplines (諸分野のための数学研究会)
  • 発表場所: 東京大学大学院数理科学研究科
  • 年月日: 2015-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] 転写過程の超離散モデリングとシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 大田佳宏
  • 学会等名: 京都大学数理解析研究所研究集会
  • 発表場所: 京都大学 益川ホール（京都府）
  • 招待講演
• [学会発表] 転写機構解明のための数理モデルとシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 大田佳宏
  • 学会等名: 日本数学会 （2014年度年会）
  • 発表場所: 学習院大学
  • 招待講演