結び目理論の分子生物学への応用

• 研究課題/領域番号: 25400080
• 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: 幾何学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 下川 航也 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60312633)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015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); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013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: 結び目 / DNA / 組換え / バンド手術 / 格子結び目 / 組換え酵素 / デーン手術

研究成果の概要

結び目のバンド手術の特徴付けの研究、格子結び目の研究、結び目のデーン手術の研究、A-多項式の研究を行い、DNA、タンパク質のモデル化、DNA組換えの研究へ応用した。
具体的には（１）Xer-dif-FtsKシステムによるDNA絡み目解消操作の特徴付けの研究、（２）結び目のタングル分解とA-多項式、巡回デーン手術の研究、（３）tube領域内の格子結び目の研究、行った。
これらの成果を、４編の論文、および、国際会議等の招待講演として公表した。また、この分野の研究集会をオーストラリアで開催した。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Davis/California state university, Chico(米国)
• [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)
• [雑誌論文] Dehn surgery and Seifert surface system (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Ozawa and Koya Shimokawa
  • 雑誌名: Ann. Sc. Norm. Super. Pisa Cl. Sci. (5) 巻: - ページ: 267-276
  • DOI: 10.2422/2036-2145.201410_008
  • 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] Tangle sums and factorization of A-polynomials (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Ishikawa, Thomas W. Mattman, and Koya Shimokawa
  • 雑誌名: New York Journal of Mathematics 巻: 21 ページ: 823-835
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Site-specific recombination modeled as a band surgery: Applications to Xer recombination (2014)
  • 著者名/発表者名: Kai Ishihara, Koya Shimokawa, and Mariel Vazquez
  • 雑誌名: Discrete and Topological Models in Molecular Biology 巻: 1 ページ: 387-401
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] FtsK-dependent XerCD-dif recombination unlinks replication catenanes in a stepwise manner (2013)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa, Kai Ishihara, Ian Grainge, David J. Sherratt, and Mariel Vazquez
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 巻: 110 号: 52 ページ: 20906-20911
  • DOI: 10.1073/pnas.1308450110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tangle sums, norm curves and cyclic surgeries (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Ishikawa, Thomas W. Mattman, and Koya Shimokawa
  • 雑誌名: RIMS Kokyuroku 巻: 1836 ページ: 18-33
• [学会発表] 結び目理論と3 次元トポロジーの化学への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下川航也
  • 学会等名: 日本化学会 第96 春季年会 「幾何学が誘起する新電子系物質科学」
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] Knots and links in the simple cubic lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: mini symposium: ”Mathematical Modeling and Analysis of Protein Cages”
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学（沖縄県国頭郡恩納村）
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of graph theory and knot theory to polymer chemistry (2015)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: Cyclic and Topological Polymers, Pacifichem
  • 発表場所: Hawaii Convention center, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Knots and graphs in polymer chemistry (2015)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: International Workshop on Topology/Geometry-driven Electron Systems toward New Horizon of Functional Materials
  • 発表場所: 名古屋大学 野依記念学術交流館（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Knots and links in the simple cubic lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: Simons Center's Workshop: Symplectic and Algebraic Geometry in the Statistical Physics of Polymers
  • 発表場所: Simons Center of Geometry and Physics, Stony Brook University, NY, USA
  • 年月日: 2015-10-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unknotting operation and growth constant of knots in a tube region (2015)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: Combinatorics, topology and statistical mechanics of polymer models II, CanaDAM 2015
  • 発表場所: University of Saskatchewan in Saskatoon, SK, Canada
  • 年月日: 2015-06-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Site-specific recombination modeled as a band surgery (2014)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: 8th Australia and New Zealand Mathematics Convention, Special session on topology, geometry and combinatorics of biopolymers
  • 発表場所: University of Melbourne, Melbourne, Australia
  • 年月日: 2014-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] DNA組み換え酵素のタングル解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下川航也
  • 学会等名: 生命ダイナミクスの数理とその応用：異分野とのさらなる融合
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Site-specific recombination modeled as a band surgery (2014)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: Special Session on "Applications of Knot Theory to the Entanglement of Biopolymers", AMS 2014 Fall Western Sectional Meeting
  • 発表場所: San Francisco State University, San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] Site-specific recombination modeled as a band surgery (2014)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: mini-symposium "Biopolymer Entanglements", Canadian Applied and Inductrial Mathematics Society 2014 Annual Meeting
  • 発表場所: Delta Bessborough Hotel, Saskatoon, SK, Canada
  • 年月日: 2014-06-23
  • 招待講演
• [学会発表] Minimum step number of knots in the simple cubic lattice (2014)
  • 著者名/発表者名: Koya Shimokawa
  • 学会等名: Combinatorial Applications to Biology, Chemistry and Physics
  • 発表場所: University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Canada
  • 年月日: 2014-06-22
  • 招待講演
• [学会発表] Site-specific recombination modeled as a band surgery
  • 著者名/発表者名: 下川 航也
  • 学会等名: 研究集会「力学系と応用トポロジー」
  • 発表場所: 京都大学
  • 招待講演
• [学会発表] 結び目理論の分子生物学への応用
  • 著者名/発表者名: 下川 航也
  • 学会等名: SMART研究会 「応用現代幾何学」
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] Lattice knots and links in tubes
  • 著者名/発表者名: 下川 航也
  • 学会等名: Entanglement in biology; how nature controls the topology of proteins and DNA
  • 発表場所: Banff International Research Station for Mathematical Innovation and Discovery, Canada
  • 招待講演
• [備考] 下川航也 ホームページ
  • URL: http://www.rimath.saitama-u.ac.jp/lab.jp/KoyaShimokawa.html
• [備考] Mathematical analysis of DNA unlinking
  • URL: http://en.saitama-u.ac.jp/research/researchers/dr-koya-shimokawa/
• [備考] 下川航也ホームページ
  • URL: http://www.rimath.saitama-u.ac.jp/lab.jp/KoyaShimokawa.html