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2014 年度 実績報告書

真核細胞の遺伝子スイッチの揺らぎと制御の理論

研究課題

研究課題/領域番号 24244068
研究機関名古屋大学

研究代表者

笹井 理生  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30178628)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード国際情報交換アメリカ / 非断熱揺らぎ / クロマチン構造 / 遺伝子制御ネットワーク
研究実績の概要

26年度には、25年度の成果をさらに拡張し、真核細胞におけるヒストン状態の変化やクロマチン構造の変化を離散的な状態変数により表現して、遺伝子の非断熱揺らぎの理論を展開した。この結果はニューヨーク州立大学のWang教授のグループとの共同研究として、投稿準備中である。また、この方法を用いて分化した細胞から多能性のある細胞へのリプログラミング過程を記述するための遺伝子スイッチング理論を開発し、非断熱揺らぎがスイッチング過程に大きな影響を与えることを示した。この結果は国際会議で報告し、http://arxiv.org/にプレプリント論文として公開したほか、学術誌への投稿準備が進んでいる。この結果に基づき、ランジュバン動力学計算およびフォッカープランク方程式の方法により、循環流とランドスケープによる分析を行い、非断熱揺らぎによって遺伝子スイッチに生じる特徴的な揺らぎの構造を解析する理論を展開した。
また、出芽酵母のゲノム動力学計算について、Hi-C実験データのバイアスを除く方法を適用して計算方法を発展させ、遺伝子活性が低い遺伝子は核膜に近い場所に、活性が高い遺伝子はセントロメアからやや離れた位置で核の内側に局在する傾向をシミュレーションによって示した。
さらにゲノム動力学計算の方法をヒトゲノムに適用するため、二倍体のゲノムMDに必要な自己無撞着的計算法を開発し、大規模計算を行った。染色体テリトリーの分布や相同染色体ペア間の差異について、計算結果を分析した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Coupling of lever arm swing and biased Brownian motion in actomyosin2014

    • 著者名/発表者名
      Qing-Miao Nie, Akio Togashi, Takeshi N. Sasaki, Mitsunori Takano, Masaki Sasai, and Tomoki P. Terada
    • 雑誌名

      PLoS Comp. Biol.

      巻: 10 ページ: e1003552_1-13

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1003552

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Folding pathway of a multidomain protein depends on its topology of domain connectivity2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Inanami, Tomoki P. Terada, and Masaki Sasai
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 111 ページ: 15969-15974

    • DOI

      10.1073/pnas.1406244111

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Epigenetic dynamics of gene regulation2015

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai
    • 学会等名
      Architecture, dynamics, and functionality of molecular biosystems
    • 発表場所
      Okazaki
    • 年月日
      2015-03-30 – 2015-03-31
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質機能発現の動的エネルギーランドスケープ理論2015

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 学会等名
      第359回 CBI学会研究講演会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-02-24 – 2015-02-24
    • 招待講演
  • [学会発表] A coarse grained model of chromosomes based on the Hi-C data2014

    • 著者名/発表者名
      Naoko Tokuda, Shin Fujishiro, Masaki Sasai
    • 学会等名
      The 4D Nucleome 2014
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-20
  • [学会発表] Dynamical energy landscape view of actomyosin motors2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai, Qing-Miao Nie, and Tomoki P. Terada
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences
    • 発表場所
      Seoul
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuating genome structure and gene regulation2014

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sasai, Naoko Tokuda, Shin Fujishiro
    • 学会等名
      8th IUPAP International Conference on Biological Physics
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2014-06-18 – 2014-06-22
    • 招待講演
  • [図書] Chapter 21, Coarse-Grained Modeling of Biomolecules2015

    • 著者名/発表者名
      Naoko Tokuda and Masaki Sasai
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Taylor & Francis Books
  • [備考] http://www.tbp.cse.nagoya-u.ac.jp/HM_project.html

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公開日: 2016-06-01  

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