| 研究領域 | 染色体オーケストレーションシステム |
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| 研究課題/領域番号 |
16H01408
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 (2017)
広島大学 (2016) |
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研究代表者 |
新海 創也 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (60547058)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2017年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 染色体構造 / 高分子モデリング / 生物物理 / ゲノム情報 / 染色体動態 / 計算物理 |
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| 研究実績の概要 |
クロマチンファイバーは配列情報だけでなく、分子修飾情報や３次元構造情報が実装された物理的実体である。これらの情報は相互に関係しており、また、巧みな時空間的制御が細胞周期を通じて機能している。平成２９年度は、それらの情報をどのように染色体高分子モデリングに導入することができるかの理論的基盤を開発し、また、計算機シミュレーションによってその相互作用を明らかにすることを試みた。
染色体構造捕獲法における、近接のDNAがホルムアルデヒド架橋される「コンタクト」現象を高分子物理を基礎に数理的に記述することに成功した。これによって、ゲノム距離の関数としてのコンタクト確率データが意味する階層的な折りたたみ構造を定量的に理解できることがわかった。理論的予想だけでなく、実際のHi-Cデータの評価も行った。
次に、高分子モデルをネットワーク型に一般化することで、コンタクトマップとの関係を考えた。その結果、ネットワーク型高分子の２次元的な関係が、１対１にコンタクトマップと対応することを理論的に明らかにした。さらに、任意のコンタクトマップを実現するような４次元シミュレーションも可能になった。
最後に、実際のHi-Cデータからネットワーク型高分子のパラメータを取得する方法を開発した。理論に基づいた最適化のアルゴリズムを見つけることができ、実際のデータと９８％以上の相関をもつような高分子モデルのパラメータを取得できるようになった。これらの値に基づいた、４次元シミュレーションも可能になった。また、取得された物理パラメータとChIP-Seqのデータとの相関解析も可能となり、高分子モデルの物理情報と、分子情報、および構造情報の関係を議論できる理論的基盤を与えることに成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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