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2014 年度 実績報告書

超離散時空間解析と大規模配列解析の融合による遺伝子転写原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24500360
研究機関東京大学

研究代表者

大田 佳宏  東京大学, 数理(科)学研究科(研究院), 特任教授 (80436592)

研究分担者 井原 茂男  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30345136)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード離散系 / シミュレーション / 数理モデル / 遺伝子 / 転写
研究実績の概要

提案者らはヒトの長い遺伝子について、生成されるエクソニック・イントロニックRNAの発現量の波動態シミュレーションに世界で初めて成功した。ここで、シミュレーションについての[時間×空間]の分解能は、[0.01(min)×1(bp)]レベルの高密度な計算とした。本研究では、これらの結果をさらに応用し、粒子としてのRNAPII実体の運動から、波としてのRNA生成のソリトン系波動態シミュレーションへと研究を進展させた。ソリトン方程式の代表的なものにはKdV方程式、非線型Schrödinger方程式、戸田格子方程式、箱玉CAなどがあり、「津波」もソリトン波の一種である。ここでは、前年度までの研究項目(1)(2)で得られたRNAPII実体の運動データ、各種タンパク質結合でーた、エピジェネティック修飾の時空間座標情報に加えて、RNAPIIの粒子動態シミュレーション結果を用いることで、転写におけるRNA生成モデリングを行い、より精度の高い遺伝子転写の原理解明につなげることが可能となった。また、探索空間での検証の際に、複数RNAPIIの協調運動において、その相互作用間隔{Δ(k,j)}にいくつかの規則が潜んでいることを計算で示した。そこで、複数RNAPIIのソリトン系協調運動を制御する因子の分子生物学的意味の解明についても、遺伝子構造や速度変化領域などを詳細に解析することで、この特定規則と転写ファクトリーの3次元構造に潜在するメカニズムの予測を行った。これらの研究成果については、論文、解説記事、招待講演などで発表を行った。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Direct Evidence for Pitavastatin Induced Chromatin Structure Change in the KLF4 Gene in Endothelial Cells2014

    • 著者名/発表者名
      前島、井上、大田など
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 05;9(5) ページ: e96005

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0096005

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 遺伝子転写機構の時空間シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      大田佳宏, 井原茂男
    • 雑誌名

      「生体の科学」(医学書院)

      巻: Vol.65, No.5 ページ: p.458-459

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 真核生物の転写機構の数理解析2014

    • 著者名/発表者名
      井原茂男, 大田佳宏
    • 雑誌名

      「生体の科学」(医学書院)

      巻: Vol.65, No.5 ページ: p.458-459

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 転写機構解明のための時空間数理モデル2015

    • 著者名/発表者名
      大田佳宏
    • 学会等名
      生命動態システム科学四拠点・CREST・PRESTO合同シンポジウム「生命動態の分子メカニズムと数理」
    • 発表場所
      京都大学 芝蘭会館 稲盛ホール
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子の転写機構解明のための数理モデル2015

    • 著者名/発表者名
      大田佳宏
    • 学会等名
      Seminar on Mathematics for various disciplines (諸分野のための数学研究会)
    • 発表場所
      東京大学大学院数理科学研究科
    • 年月日
      2015-01-27 – 2015-01-27
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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