非コードDNAをコアとする核内構造体による転写制御のライブ観察駆動型数理研究

以非编码DNA为核心的核结构转录调控的实时观察驱动数学研究

基本信息

批准号：
21K06124
负责人：
粟津暁紀
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1. 細胞の転写制御を担う核内の動的な構造形成について、雌のマウスのES細胞が細胞分化を開始する際に起こす、X染色体同士の接近について、それを駆動する物理化学的メカニズムを明らかにした。この研究では、ES細胞から分化を開始する際に、X染色体内でのオープンクロマチン（ユークロマチン）と非オープンクロマチン（ヘテロクロマチン）の空間的配置が大きく変化し、それがX染色体が他の染色体と接する表面部分を柔らかなものに変化させることで、高分子の枯渇効果と同様のエントロピー力を起源とするX染色体同士の実効的な引力を惹起することを見出した（Komoto, et al., 2022）。2. ヒト培養細胞で観察されている、細胞環境に依存した核スペックルの様々な構造変化を再現する数理モデルを構築し、実験により核スペックル構造制御の主たる役割を担うと予想されている分子、SRRM2（タンパク質）, SON（タンパク質）, MALAT1（ノンコーディングRNA）, pre-mRNA、の間に働く実効的な相互作用を推定した（論文投稿中）。3. ヒトなどの細胞核内などでコヒーシンと共同して間期染色体の３次元構造の制御に携わっているCTCFの機能について、その構造と機能の進化的な保存性を考察するため、それらの祖先型生物であるウニのCTCFの機能解析を進めた。その結果、ウニのCTCFは内包するZinc Finger ドメイン数が哺乳類などに比べて少ないことや、分裂期染色体の構造制御に関与していることなどが見出された（論文準備中）。

1. 关于细胞核内负责细胞转录控制的动态结构形成，我们研究了雌性小鼠 ES 细胞开始细胞分化时驱动 X 染色体接近的物理化学机制。在这项研究中，我们发现当ES细胞开始分化时，X染色体内开放染色质（常染色质）和非开放染色质（异染色质）的空间排列发生显着变化，从而导致X染色体与其他染色体分离。通过将与 X 染色体接触的表面积改为柔软的表面积，他们发现诱导了 X 染色体之间的有效吸引力，这种吸引力源自类似于聚合物耗尽效应的熵力（Komoto 等人， 2022）。 2. 我们构建了一个数学模型，根据在培养的人类细胞中观察到的细胞环境，再现了核斑点的各种结构变化，并且我们的实验预测该模型将在控制核斑点的结构方面发挥重要作用我们估计了分子 SRRM2（蛋白质）、SON（蛋白质）、MALAT1（非编码 RNA）和 pre-mRNA（论文正在进行中）之间的有效相互作用。 3. 为了考虑CTCF的结构和功能的进化保守性，CTCF与人类等细胞核中的粘连蛋白一起控制间期染色体的三维结构，我们对它们的祖先进行了研究。对海胆（一种生物体）中的 CTCF 进行功能分析。结果发现，海胆CTCF含有比哺乳动物更少的锌指结构域，并且它参与控制有丝分裂染色体的结构（论文正在准备中）。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Exogastrulation due to cytoskeletal polarity distribution in sea urchin embryo

海胆胚胎中细胞骨架极性分布导致的外原肠胚形成

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kaichi Watanabe;Yuhei Yasui;Yuta Kurose;Naoaki Sakamoto;Akinori Awazu
通讯作者：
Akinori Awazu

Formation of Small-World Network Containing Module Networks in Globally and Locally Coupled Map System with Changes in Global Connection with Time Delay Effects

时滞效应下全局连接变化的全局局部耦合地图系统中包含模块网络的小世界网络的形成

DOI：
10.7566/jpsj.92.034801
发表时间：
2023
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
Nakanishi Taito;Awazu Akinori
通讯作者：
Awazu Akinori

Self-Organization of Diverse Directional Hierarchical Networks in Simple Coupled Maps with Connection Changes

连接变化的简单耦合图中多向分层网络的自组织

DOI：
10.7566/jpsj.91.023801
发表时间：
2022
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
Nakanishi Taito;Fujii Masashi;Awazu Akinori
通讯作者：
Awazu Akinori

Identification of aberrant transcription termination at specific gene loci with DNA hypomethylated transcription termination sites caused by DNA methyltransferase deficiency

通过 DNA 甲基转移酶缺陷引起的 DNA 低甲基化转录终止位点鉴定特定基因位点的异常转录终止

DOI：
10.1266/ggs.21-00092
发表时间：
2022
期刊：
Genes & Genetic Systems
影响因子：
1.1
作者：
Masaki Shirai;Takuya Nara;Haruko Takahashi;Kazuya Takayama;Yuan Chen;Yudai Hirose;Masashi Fujii;Akinori Awazu;Nobuyoshi Shimoda;and Yutaka Kikuchi
通讯作者：
and Yutaka Kikuchi