Mathematical modeling of mechanical transduction and interference between structured biomolecules

本研究では、旧来の反応拡散系研究では無視されていた分子構造あるいは形の問題に取り組み、形の変化する生体高分子の間での化学反応や情報伝達に対する理論を得ることを目的としている。新型コロナウイルス感染症の影響で渡航延期が続いたため、オンラインで連絡を取りつつ、日本側・英国側それぞれで、DNAの物性に関する数理モデル構築と分子動力学計算を用いた評価を進めてきた。本年度に入り再渡航が可能となったが、予定の大幅な再調整が必要となったため、まずは短期の渡航で、これまでの成果の論文執筆準備と今後の計画策定のための議論を集中的に行った。具体的には、周期境界条件下での高分子粗視化モデルの数理的考察を進めたほか、DNAの修飾による力学特性への影響などを分子動力学計算を用いて評価した。これらについて２報の論文を準備中である。加えて、日本側単独で研究を進めることが可能な関連項目として、前年度に引き続き、リボソーム内でのmRNA-tRNA間相互作用と翻訳開始機構との関係について分子動力学計算を用いた解析を進めた。特に、修飾塩基を含むmRNAとの相互作用を評価した。これについては、論文１報が出版され、新たに１報を準備中である。このテーマに関連する米国の実験グループを交えた３者間で、新たな国際共同研究プロジェクトの企画にも進展した。次回渡航（2023年4～5月）の際に、論文執筆と新たな数理モデルやシミュレーション手法の検討を進める予定である。

本研究では、旧来の反応拡散系研究では無視されていた分子構造あるいは形の問題に取り組み、形の変化する生体高分子の間での化学反応や情報伝達に対する理論を得ることを目的としている。新型コロナウイルス感染症の影響で渡航延期が続いたため、オンラインで連絡を取りつつ、日本側・英国側それぞれで、DNAの物性に関する数理モデル構築と分子動力学計算を用いた評価を進めてきた。本年度に入り再渡航が可能となったが、予定の大幅な再調整が必要となったため、まずは短期の渡航で、これまでの成果の論文執筆準備と今後の計画策定のための議論を集中的に行った。具体的には、周期境界条件下での高分子粗視化モデルの数理的考察を進めたほか、DNAの修飾による力学特性への影響などを分子動力学計算を用いて評価した。これらについて２報の論文を準備中である。加えて、日本側単独で研究を進めることが可能な関連項目として、前年度に引き続き、リボソーム内でのmRNA-tRNA間相互作用と翻訳開始機構との関係について分子動力学計算を用いた解析を進めた。特に、修飾塩基を含むmRNAとの相互作用を評価した。これについては、論文１報が出版され、新たに１報を準備中である。このテーマに関連する米国の実験グループを交えた３者間で、新たな国際共同研究プロジェクトの企画にも進展した。次回渡航（2023年4～5月）の際に、論文執筆と新たな数理モデルやシミュレーション手法の検討を進める予定である。