3D analysis of chromatin structure in cell nucleus with electron microscopy and mathematical modeling

利用电子显微镜和数学建模对细胞核染色质结构进行 3D 分析

基本信息

批准号：
21K18234
负责人：
楯真一
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18234/
关键词：
核内クロマチン構造電子顕微鏡数理モデル分裂酵母

项目摘要

本年度は，3Ｄ電子顕微鏡像解析のために必要となるクロマチン構造動態モデルの精密化を中心に進めた．もともと計画していた，遺伝子座に導入した約130箇所の蛍光標識点間距離の変化データをもとに構築するクロマチン構造動態モデルでは，3Ｄ電験像を一義的に再現するには曖昧さが大きすぎることが明らかになった．これは当初から想定していた懸念事項であった．不足する構造情報を補い，なおかつクロマチン構造の動態を再現するためのモデルの導入が必要であるため，理研・新海博士が開発したモデル技術（Phi-C)の導入を今期行った．Phi-Cは，Hi-Cデータをもとにして，遺伝子座間の核内での接触頻度を引力・斥力の仮想的なポテンシャルに還元する．さらに，この仮想的なポテンシャルを用いることでクロマチン構造の動的構造変化のシミュレーションを可能とする．私達の新しいアプローチでは，Phi-Cモデルで得られる仮想ポテンシャルに加えて，実験的に観測された130箇所の蛍光標識点の動態，蛍光標識点間の距離の時間変動をさらに構造制約として加えることで，動的な実験情報を加えたより性格なクロマチン構造の動的モデルを構築する．新たなクロマチン構造動態モデルを基にしてクロマチンの3Ｄ電子顕微鏡像の解析を進める．共焦点顕微鏡で取得した時分割データについても，誤差の評価をやり直し，より精度の高い標識点間の距離情報の取得が可能となるように画像データ解析法を改善した．電子顕微鏡像取得については，引き続き染色法を改善したデータの習得を継続しており，最終的に構造解析するためのより良い電子顕微鏡像の取得を平行してい進めている．

今年，我们专注于分析3D电子显微镜所需的染色质结构动态模型的精度。在最初基于约130个荧光标志的变化数据计划的染色质结构动力学模型中，最初计划的荧光符号是模棱两可的，可以统一3D测试图像。这是从一开始就假设的问题。由于有必要补充缺乏结构信息并重现染色质结构的动力学，因此已经进行了由Riken博士和Shinkai开发的模型技术（PHI-C）的引入。 PHI-C根据HI-C数据将遗传Zama的接触频率返回引力和排斥的虚拟潜力。此外，通过使用这种虚拟电位，可以模拟染色质结构的动态结构变化。在我们的新方法中，除了通过PHI-C模型获得的虚拟电势之外，130个实验性观察到的荧光标志的动力学以及荧光标记之间的距离的时间波动也被作为结构约束建立一个具有更有特征性的染色质结构的动态模型，可添加动态实验信息。基于新的染色质结构动力学模型对染色质3D电子显微镜图像进行分析。当使用CO-焦点显微镜获得时，对图像数据分析方法进行了重新评估，并改进了图像数据分析方法，以便可以获得更准确的符号点之间的距离信息。关于电子显微镜的获取，我们继续学习改善染色方法的数据，并最终获得更好的电子显微镜图像进行结构分析。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Path Ensembles for Pin1-Catalyzed Cis-Trans Isomerization of a Substrate Calculated by Weighted Ensemble Simulations

DOI：
10.1021/acs.jctc.0c01280
发表时间：
2021-03-26
期刊：
JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION
影响因子：
5.5
作者：
Moritsugu, Kei;Yamamoto, Norifumi;Fujisaki, Hiroshi
通讯作者：
Fujisaki, Hiroshi

Hepta-Histidine Inhibits Tau Aggregation

DOI：
10.1021/acschemneuro.1c00164
发表时间：
2021-07-28
期刊：
ACS CHEMICAL NEUROSCIENCE
影响因子：
5
作者：
Kondo, Kanoh;Ikura, Teikichi;Okazawa, Hitoshi
通讯作者：
Okazawa, Hitoshi

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

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

Seoul National University/UNIST Central Research Facilities(韓国)

首尔国立大学/UNIST 中央研究设施（韩国）

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日本婦人科腫瘍学会雑誌
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作者：
楯真一;錦見恭子;山本憲子;植原貴史;碓井宏和;三橋暁;生水真紀夫;加藤一喜
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加藤一喜

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作者：
栃尾尚哉;川嵜亮祐;青木大将;梅原康平;吉村優一;上脇隼一;Holger Flechsig;冨樫祐一;楯真一;冨樫祐一;Holger Flechsig;冨樫祐一;Yuichi Togashi;冨樫祐一;Holger Flechsig
通讯作者：
Holger Flechsig