Biophysics of higher-order molecular genome structure

高阶分子基因组结构的生物物理学

• 批准号: 20H00460
• 负责人: 谷口 雄一
• 金额: $ 28.54万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00460/
• 关键词: ゲノム; ヌクレオソーム; 次世代シーケンシング; 分子動力学計算; 物理モデル; 次世代シーケンス

本年度においては、現在出芽酵母ゲノムに限定されているHi-CO法の測定対象を、ヒトゲノムに拡張するための技術の開発を主に進めた。Hi-CO法では、細胞内のゲノムの近接するヌクレオソーム間において連結を行った後、連結領域を含むDNA産物を回収して次世代シーケンサーで解析することで、近接したゲノム領域のペア情報を網羅的に取得する。ゲノムサイズが250倍大きなヒトゲノムを解析することを目指して、各反応プロセスの最適化を進めるのと共に、DNA産物の回収効率を高めるための様々な検討を行った。特に、連結反応を行う前に行うゲノムの化学架橋の条件の検討を行った。これまでは一般的な化学架橋剤である、DNA-DNAやDNA-タンパク質間を結合させるホルムアルデヒドを使用してきたが、タンパク質-タンパク質間を結合させる化学架橋剤や、スペーサーアームの長さが異なる架橋剤について検討を行い、ヌクレオソーム間の結合効率を最適化した。その一方で、ヌクレオソームを核内で結合するプロセスの検討を行った。これまでは、内在するヌクレオソームをヒストン抗体で免疫沈降した後に、近接するヌクレオソーム同士を結合させていたが、免疫沈降のステップを省略することにより、回収効率を大幅に改善した。さらには、酵素の細胞膜・核膜透過性を高めるために界面活性剤の条件検討を行うのと共に、ゲノム領域間の連結を行う際に付加するDNAアダプターの連結反応条件の最適化を行った。上記の検討により変更したプロトコルを用いて、ヒト胎児性肺由来IMR-90細胞内のゲノムの構造を解析した結果、得られたDNA産物の55%が有効な連結したゲノムであることが示され、構造解析に十分なDNA産物と連結情報を得られることが確認できた。

This year, the development of the Hi-CO method has been promoted. Hi-CO method is used to analyze the DNA products in the cell and obtain the information about the cell in the cell. For example, if you want to optimize your DNA products, you can optimize them by 250 times. Special, link reverse, before the implementation of the chemical bridge conditions for the implementation of the This allows us to optimize the binding efficiency of a general chemical bridging agent, DNA-DNA or DNA-DNA-DNA, by using the chemical bridging agent, by optimizing the binding efficiency of the chemical bridging agent, by optimizing the binding efficiency of the chemical bridging agent, by optimizing the binding efficiency of the chemical bridging agent, by optimizing the binding efficiency of the chemical bridging agent, and by optimizing the binding efficiency of the chemical bridging agent. The first step is to integrate the core of the software into the core of the software. The immune response rate was greatly improved when the immune response rate was reduced. In order to optimize the conditions of DNA loss, the conditions of DNA loss and the conditions of DNA loss and the conditions of DNA loss and The results of structural analysis of IMR-90 cells show that 55% of DNA products are linked to each other.

项目成果

3D molecular structure analysis of the genome by coupling next-generation DNA sequencing and molecular dynamics simulation

通过结合下一代 DNA 测序和分子动力学模拟对基因组进行 3D 分子结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Taniguchi;Y.
• 通讯作者: Y.

１分子検出に基づく次世代型生化学分析法の開発

基于单分子检测的新一代生化分析方法的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Inoue;T.;J. Matsumoto and H. Kubota;Yoshimura T;谷口雄一
• 通讯作者: 谷口雄一

Nucleosome-level 3D organization of the yeast genome

酵母基因组的核小体水平 3D 组织

• 发表时间: 2021
• 作者: Taniguchi;Y
• 通讯作者: Y

Single-Molecule Detection in the Study of Gene Expression

基因表达研究中的单分子检测

• DOI: 10.1017/9781108525909.015
• 发表时间: 2022
• 期刊: Single-Molecule Science: From Super-Resolution Microscopy to DNA Mapping and Diagnostics
• 作者: Kumar;V.;Leclerc;S.;Taniguchi;Y.
• 通讯作者: Y.

Hi-CO: 3D genome structure analysis with nucleosome resolution

• DOI: 10.1038/s41596-021-00543-z
• 发表时间: 2021-05-28
• 期刊: NATURE PROTOCOLS
• 影响因子: 14.8
• 作者: Ohno, Masae;Ando, Tadashi;Taniguchi, Yuichi
• 通讯作者: Taniguchi, Yuichi