| 研究領域 | ＤＮＡの物性から理解するゲノムモダリティ |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05763
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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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, 生命機能科学研究センター, 研究員 (60547058)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | ゲノム構造 / ゲノム動態 / 高分子モデリング / 流体力学的相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者が開発してきたゲノム3次元構造Hi-Cデータに対するPHi-C法とマイクロレオロジー解析法を用いて、Hi-Cデータから解読される3次元ゲノム組織化の動的な性質が流体力学的相互作用から受ける影響を解明する。その達成のため、Hi-Cデータに対する流体力学的相互作用の理論を構築し、機能的クロマチンドメインの出現が流体力学的相互作用に適応した組織化であるかどうか調べる。
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| 研究実績の概要 |
我々はこれまでに3次元ゲノム構造解析法であるHi-C法のデータに整合する高分子動態シミュレーション手法「PHi-C法」を開発してきた。本研究課題の進めるにあたり、そのPHi-C法の計算的なボトルネックを解消することに成功したため、前年度末から引き続き、PHi-C法のアップデートおよび論文発表に取り組んだ。その結果はBioinformatics誌に掲載され、ソースコードはhttps://github.com/soyashinkai/PHi-C2で公開しオープソフトウェアとして利用可能である。さらに計算環境構築を必要としないクラウド計算環境（https://bit.ly/3rlptGI）も整備した。更新されたPHi-C法を利用することで、Hi-Cデータから高精度なゲノム高分子モデリングが可能になった。
本年度はそのようなゲノム高分子モデルを対象に流体力学的相互作用がそのダイナミクスに与える影響を調べた。特に、分裂期の凝縮染色体が再び間期に向かう期間でのHi-Cデータを用いることで、染色体サイズにわたる大きなゲノム構造の変化に対する流体力学的相互作用の寄与を調べた。前年度までの知見を利用することで、低次モードの高分子の運動は流体力学的相互作用によって緩和時間が促進されることがわかった。分裂期脱出期の高分子シミュレーションからin silico Hi-Cを行うと、実験結果と整合するためにはある程度の流体力学相互作用の寄与がなければその緩和の速さを説明できないことがわかった。さらに、高次モードの運動は500 kbサイズのゲノム領域内で協調的な運動に関係しており、さらに外力からの摂動を遮蔽する効果があることがわかった。これらの知見に基づいて、今後は論文としてまとめる予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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