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2016 年度 実績報告書

計算・情報科学による転写サイクルにおける情報変換機構の解明

計画研究

研究領域高精細アプローチで迫る転写サイクル機構の統一的理解
研究課題/領域番号 24118008
研究機関大阪大学

研究代表者

中村 春木  大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (80134485)

研究分担者 藤井 聡  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (40452825)
研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワード遺伝子 / 分子動力学計算 / 転写因子 / 生体生命情報学 / 生物物理 / 生体分子 / 蛋白質 / ポリメラーゼ
研究実績の概要

転写サイクルにおける情報変換機構のダイナミクスの解明を目的とし、計算科学と情報科学により情報変換システムとしての転写サイクルを考察した。
具体的には、本計画研究班の緒方一博教授(横浜市大)らが見出したEts1のN末端側天然変性領域(IDR)がEts1/DNA結合の解離定数を上昇させる分子機構を明らかにするため、独自開発したomegageneプログラムによりV-McMD法を用いてETSドメイン、IDR、DNAを含む大規模系を計算した。この系ではIDRはDNA結合部位をマスクせず、ETSドメインのHI-1ヘリックスの安定性が弱まっていた。また、計画研究班の高橋秀尚講師(北大)が明らかにしたMed26の分子スイッチ機構を解析するため、Med26/Taf7、Med26/Eaf、Med26/Aff4の3種類の複合体についてV-McMD法を用いて複合体構造を予測し、実験と整合する相互作用が観測された。さらに、公募研究班の平田章講師(愛媛大)らによるアーキアRNAP結晶構造に対してMD計算によるダイナミクスを解析し、D/Lサブユニットが触媒ドメインとの相互作用によって安定化されることを見出した。
一方、ゲノムワイドにおける転写因子の複合体形成状態やそれに伴うヒストン修飾の局在状態を解析するため、各種ChIP-Seqデータを収集して統合的に解析を行った。ES cellに関してピーク領域の共起状態に関してアソシエーション分析を適用することにより、既知の事実ではあるが発生・分化に関わるpolycomb 複合体とbivalent ドメインの関係を収集データと情報解析だけで見出すことができた。また、Pol IIの局在状態からnascent RNAの発現、そして最終的なmRNA発現量の関係を調べるために、Pol IIのChIP-Seqと4sU-Seq、RNA-Seqのデータを統合して解析を行った。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Enhancement of canonical sampling by virtual-state transitions2017

    • 著者名/発表者名
      Junichi Higo, Kota Kasahara, Bhaskar Dasgupta, Haruki Nakamura
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 146 ページ: 044104

    • DOI

      10.1063/1.4974087

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular mechanisms of cooperative binding of transcription factors Runx1-CBFβ-Ets1 on the TCRα gene enhancer2017

    • 著者名/発表者名
      Kota Kasahara, Masaaki Shiina, Ikuo Fukuda, Kazuhiro Ogata, Haruki Nakamura
    • 雑誌名

      PloS One

      巻: 12 ページ: e0172654

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0172654

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] mDCC_tools: Characterizing Multi-modal Atomic Motions in Molecular Dynamics Trajectories2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Kasahara, Neetha Mohan, Ikuo Fukuda, Haruki Nakamura
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 32 ページ: 2531-2533

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btw129

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Elastic properties of dynein motor domain obtained from all-atom molecular dynamics simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Narutoshi Kamiya, Tadaaki Mashimo, Yu Takano, Takahide Kon, Genji Kurisu, Haruki Nakamura
    • 雑誌名

      Protein Engineering, Design and Selection

      巻: 29 ページ: 317-325

    • DOI

      10.1093/protein/gzw022

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rapid and efficient analysis of gene function using CRISPR-Cas9 in Xenopus tropicalis founders2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuki Shigeta, Yuto Sakan, Midori Iida, Miyuki Suzuki, Keiko Kashiwagi, Akihiko Kashiwagi, Satoshi Fujii, Takashi Yamamoto, Ken-ichi T. Suzuki
    • 雑誌名

      Genes to Cell

      巻: 21 ページ: 755-771

    • DOI

      10.1111/gtc.12379

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Revisiting Antibody Modeling Assessment for CDR-H3 loop2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishigami, Narutoshi Kamiya, Haruki Nakamura
    • 雑誌名

      Protein Engineering, Design and Selection

      巻: 29 ページ: 477-484

    • DOI

      10.1093/protein/gzw028

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of aryl hydrocarbon receptor signaling pathways altered in TCDD-treated red seabream embryos by transcriptome analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Midori Iida, Satoshi Fujii, Masaya Uchida, , Hiroshi Nakamura, Yoshihiro Kagami, Tetsuro Agusa, Masashi Hirano, Su-Min Bak, Eun-Young Kim, Hisato Iwata
    • 雑誌名

      Aquatic Toxicology

      巻: 177 ページ: 156-170

    • DOI

      10.1016/j.aquatox.2016.05.014

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] myPresto/omegagene: a GPU-accelerated molecular dynamics simulator tailored for enhanced conformational sampling methods with a non-Ewald electrostatic scheme2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Kasahara, Benson Ma, Kota Goto, Bhaskar Dasgupta, Junichi Higo, Ikuo Fukuda, Tadaaki Mashimo, Yutaka Akiyama, Haruki Nakamura
    • 雑誌名

      Biophys. PhysicoBiol.

      巻: 13 ページ: 209-216

    • DOI

      10.2142/biophysico.13.0_209

    • 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] Variation of Free-Energy Landscape of the p53 C-terminal Domain Induced by Acetylation: Enhanced Conformational Sampling2016

    • 著者名/発表者名
      Shinji Iida, Tadaaki Mashimo, Takashi Kurosawa, Hironobu Hojo, Hiroya Muta, Yuji Goto, Yoshifumi Fukunishi, Haruki Nakamura, Junichi Higo
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 37 ページ: 2687-2700

    • DOI

      10.1002/jcc.24494

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 天然変性領域による転写制御の分子機構2017

    • 著者名/発表者名
      笠原 浩太
    • 学会等名
      第5回 関西4私大 生命科学シンポジウム
    • 発表場所
      関西学院会館光の間(兵庫県、西宮市)
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-07
  • [学会発表] Multi-modal Dynamic Cross Correlation (mDCC) 法の開発と転写因子- DNA 複合体における動的相関ネットワークの解析2017

    • 著者名/発表者名
      笠原 浩太
    • 学会等名
      名古屋大学 IGER セミナー
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県、名古屋市)
    • 年月日
      2017-02-28 – 2017-02-28
  • [学会発表] ウェットとドライの真の融合を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      藤井 聡
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ2017
    • 発表場所
      一宮シーサイドオーツカ(千葉県、長生郡一宮町)
    • 年月日
      2017-01-30 – 2017-02-01
  • [学会発表] 転写因子とヒストン修飾の関連性を提示するためのデータベース構築2017

    • 著者名/発表者名
      飯田 緑、藤井 聡
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ2017
    • 発表場所
      一宮シーサイドオーツカ(千葉県、長生郡一宮町)
    • 年月日
      2017-01-30 – 2017-02-01
  • [学会発表] Flexible docking between cyclin-dependent kinase 2 and its inhibitor using multicanonical MD2016

    • 著者名/発表者名
      Gert-Jan Bekker, Narutoshi Kamiya, Mitsugu Araki, Yasushi Okuno, Haruki Nakamura
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] 分子シミュレーションにおける静電相互作用計算法:零多重極子法の理論と実際2016

    • 著者名/発表者名
      福田 育夫, Wang Han, 神谷 成敏, 笠原 浩太, 寺田 透, 櫻庭 俊, 中村 春木
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] Oct4の2つのDNA結合サブドメインを結ぶ柔軟なlinker領域の自由エネルギー地形2016

    • 著者名/発表者名
      速水 智教、高田 彰二、中村 春木、肥後 順一
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] 巨大生体分子の長時間 MD シミュレーションの開発と生体分子の構造機能相関の解明2016

    • 著者名/発表者名
      鷹野 優、Neetha Mohan、草鹿 あゆみ、川端 猛、笠原 浩太、真下 忠彰、神谷 成敏、中村 春木
    • 学会等名
      第8回「学際計算科学による新たな知の発展・統合・創出」シンポジウム
    • 発表場所
      筑波大学計算科学研究センター(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2016-10-17 – 2016-10-18
  • [学会発表] 公共ChIP-Seqデータの統合解析による転写制御の解析2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 聡
    • 学会等名
      転写サイクル合同班会議2016
    • 発表場所
      松島一の坊(宮城県宮城郡松島町)
    • 年月日
      2016-09-05 – 2016-09-07
  • [学会発表] 転写産物とPolIIエンリッチメントプロファイリングによるDecapping exoribonuclease (Dom3z) の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      飯田 緑、磯部 智康、山口 雄輝、藤井 聡
    • 学会等名
      転写サイクル合同班会議2016
    • 発表場所
      松島一の坊(宮城県宮城郡松島町)
    • 年月日
      2016-09-05 – 2016-09-07
  • [学会発表] 計算・情報科学による 転写サイクルにおける情報変換機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      笠原 浩太、Neetha Mohan、中村 春木
    • 学会等名
      転写サイクル合同班会議2016
    • 発表場所
      松島一の坊(宮城県宮城郡松島町)
    • 年月日
      2016-09-05 – 2016-09-07
  • [学会発表] Computational Approaches to Protein Interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nakamura
    • 学会等名
      Japan-Slovenia JSPS Bilateral scientific exchange
    • 発表場所
      Koper (Slovenia)
    • 年月日
      2016-08-17 – 2016-08-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational Approaches to Coupled Folding and Binding in Protein-Protein Interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nakamura
    • 学会等名
      The 11th International Symposium of the Protein Society of Thailand
    • 発表場所
      Bangkok (Thailand)
    • 年月日
      2016-08-03 – 2016-08-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオインフォマティクスの世界へようこそ2016

    • 著者名/発表者名
      飯田 緑
    • 学会等名
      第3回LaMer 特別講演会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県、松山市)
    • 年月日
      2016-07-09 – 2016-07-09
  • [学会発表] p53 C末端ドメインのアセチル化およびヒスチジンの荷電状態の変化がその立体構造集団に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      飯田 慎仁, 牟田 寛弥, 後藤 祐児, 北條 裕信, 中村 春木, 肥後 順一
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [学会発表] 天然変性領域の過渡的な相互作用による転写制御の分子機構2016

    • 著者名/発表者名
      笠原 浩太、椎名 政昭、肥後 順一、緒方 一博、中村 春木
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [学会発表] Insights Derived from Molecular Dynamics Simulations into the Subunit Assembly and Clamp Motions of Thermococcus kodakarensis RNA Polymerase2016

    • 著者名/発表者名
      Neetha Mohan, Kota Kasahara, Akira Hirata, Haruki Nakamura
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [学会発表] An efficient new methodology for path elucidation and binding free energy calculation2016

    • 著者名/発表者名
      Gert-Jan Bekker, Narutoshi Kamiya, Haruki Nakamura
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [学会発表] Computational analysis on electrostatic properties of protein and Protein-Protein Interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nakamura
    • 学会等名
      Asia Pacific Protein Association (APPA), IPR International Seminar
    • 発表場所
      大阪大学蛋白質研究所(大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2016-06-06 – 2016-06-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational Approaches to Coupled Folding and Binding in Protein-Protein Interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nakamura
    • 学会等名
      21st Biophysics Conference
    • 発表場所
      Hsinchu (Taiwan)
    • 年月日
      2016-05-21 – 2016-05-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Methods for Structure Guided Drug Development2016

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nakamura
    • 学会等名
      JCUP VII
    • 発表場所
      大手町サンスカイルーム朝日生命大手町ビル(東京都、千代田区)
    • 年月日
      2016-05-20 – 2016-05-20
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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