DNAの高次構造転移についての統計物理学的研究

DNA构象转变的统计物理研究

• 批准号: 03J04990
• 负责人: 坂上 貴洋
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J04990/
• 关键词: 高分子鎖の折り畳み転移; DNAの高次構造; Nucleosome; 高分子鎖の閉じ込め; Partition coefficient; 高分子物理; コイル・ブロビュール転移; 荷電高分子; DNA; 相分離

高分子物理学の立場から、DNAの高次構造転移についての研究を進めている。特に、これまで一貫して分子鎖の硬さの効果と静電相互作用の効果に注目して研究を行ってきた。また、狭い空間での高分子鎖の性質についての研究も進めている。平成16年度の主な研究実績は以下のようである。(1)DNAは様々な条件下で鎖が部分的に折り畳まれた「分子内相分離構造」という新奇な構造をとることが、近年の一分子観察実験により明らかになってきた。この現象では、DNA鎖の「硬さ」、「電荷」の効果が本質的に重要な役割を果たしていると考えられる。DNAの折り畳みを「硬い荷電高分子の折り畳み転移」という立場から捕らえ、「分子内相分離構造」における物理的メカニズムを提案した。(2)真核生物のDNAの折り畳み構造は多段階の階層構造を為している。その第一段階における、"Nucleosome"構造の安定性・動的な性質を明らかにするために、球状粒子と紐状分子とからなるシンプルなモデルを構築し、理論的な研究を行った。特に、紐状分子に作用する張力応答について考察をすすめ、(i)紐の硬さ、(ii)紐と球との複合体の構造、(iii)張力応答の3つの間の相関を見出した。(3)生体高分子の機能を考える上で、もしくは多くの工業的なプロセスにおいて、狭い空間に「閉じ込められた高分子鎖」の性質を理解することは重要な課題である。近年の膜蛋白質を用いた、一分子レベルでの「閉じ込め」実験は、多くの理論的なチャレンジを提供している。本研究では、「高分子鎖の閉じ込め」には、質的に異なる二つのケースがあることを理論的に指摘した。この概念は、膜蛋白質の実験を始め、多くの「閉じ込められた高分子」に関連する問題に、有用な視点を与えるものと期待される。

The position of polymer physics has changed, and the research on high-order structural shift of DNA has been advanced. In particular, this has always been the focus of attention and research on the hard effects of molecular locks and the effects of electrostatic interactions. Research on the properties of polymer locks in narrow spaces The main research results of Heisei 16 are as follows: (1) The molecular structure of DNA in molecular phase separation under the condition of DNA inversion is novel. In recent years, a molecular structure has been observed. This phenomenon, DNA lock "hard","charge" and the effect of the essence of the important work of cutting results. DNA folding and "hard charged polymer folding" and "molecular phase separation structure" and "physical" (2)The DNA folding structure of eukaryotic organisms is a multi-stage hierarchical structure. The stability and dynamic properties of the first stage of the structure of "nucleosomes" are studied in detail, and the structure of spherical particles is studied theoretically. The relationship between (i) the hardness of the knot,(ii) the structure of the knot and the complex, and (iii) the tension of the knot is investigated. (3)The function of biological polymers is studied in many industries, and the understanding of the properties of polymer locks in narrow spaces is an important topic. In recent years, membrane proteins have been used in a variety of ways, including molecular biology. This study is a criticism of the theory of "polymer lock" The concept of membrane protein is the beginning, the end and the end of many "closed polymer" problems, useful points and expectations

项目成果

Emergence of multiple tori structures in a single polyelectrolyte chain

单个聚电解质链中出现多个环结构

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Chemical Physics 120
• 作者: N.Miyazawa;T.Sakaue;K.Yoshikawa;R.Zana;Takahiro Sakaue;Takahiro Sakaue
• 通讯作者: Takahiro Sakaue

Necklace on a strongly charged polyelectrolyte

带强电荷的聚电解质项链

• 发表时间: 2004
• 期刊: AIP Conference Proceeding (in 3^rd International Symposium on Slow Dynamics in Complex System) 708
• 作者: N.Miyazawa;T.Sakaue;K.Yoshikawa;R.Zana;Takahiro Sakaue;Takahiro Sakaue;Takahiro Sakaue
• 通讯作者: Takahiro Sakaue

Rings-on-a-string chain structure in DNA

DNA中的环串链结构

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Chemical Physics 122
• 作者: N.Miyazawa;T.Sakaue;K.Yoshikawa;R.Zana
• 通讯作者: R.Zana

ナノバイオロジー入門 第6章 ナノシミュレーションnano-physicsからnano-biologyへ(竹安邦夫 編)

纳米生物学概论第6章纳米模拟从纳米物理学到纳米生物学（竹康国男主编）

• 发表时间: 2004
• 作者: 坂上貴洋;吉川研一
• 通讯作者: 吉川研一

Novel scenario in the collapse transition of a single polyelectrolyte

单一聚电解质塌陷转变的新场景

• 发表时间: 2005
• 期刊: e-polymers (http://www.e-polymers.org/paris/)
• 作者: N.Miyazawa;T.Sakaue;K.Yoshikawa;R.Zana;Takahiro Sakaue
• 通讯作者: Takahiro Sakaue