半屈曲高分子鎖の折り畳み転移:実験・理論両面からのアプローチ

真核生物の基礎的な構造であるヌクレオソームは、DNAがたんぱく質に巻きついてできる構造である。粗視化したモデル(堅さを持った鎖と引力を持った球の二者)を用いてシミュレーションと現象論により研究を行った。ここでは、ねじれの効果とヌクレオソーム構造の安定性との関係性を明らかとした。ヌクレオソーム構造の安定性は生体機能とも関係があり、生物学的にも重要な結果だと期待される。昨年度はこの研究を論文としてPhys.Rev.E誌に発表した。DNAは生体内では狭い空間に閉じ込められて存在していることが知られている。しかし、多くの研究はバルク中でのDNAの物性を調べており、実際の生体内の物性は未解明のことが多い。この問題に対し、粗視化したモデルを用いてシミュレーションにより迫った。ここではとくに、DNAを模した硬い高分子鎖が、狭い空間に閉じ込められた時の構造転移の様相に着目した。閉じ込める空間が狭くなると、転移点が良溶媒へとシフトしていくことが明らかとなった。同時に、構造転移の不連続性が小さくなっていくことも明らかとした。凝縮状態と同程度の空間に閉じ込めた時には、バルク中では見られない部分的に凝縮した構造が見られた。また、柔らかい鎖の場合は堅い鎖とは異なり、転移点が貧溶媒側へとシフトしていくことを明らかとした。バルク中と閉じ込め空間における高分子鎖の構造転移の差異を明らかとし、物理的解釈を与えたことは意義のある結果となった。これらの結果はDNA以外の生体高分子への応用も期待され重要な結果であると期待される。

真核生物の基礎的な構造であるヌクレオソームは、DNAがたんぱく質に巻きついてできる構造である。粗視化したモデル(堅さを持った鎖と引力を持った球の二者)を用いてシミュレーションと現象論により研究を行った。ここでは、ねじれの効果とヌクレオソーム構造の安定性との関係性を明らかとした。ヌクレオソーム構造の安定性は生体機能とも関係があり、生物学的にも重要な結果だと期待される。昨年度はこの研究を論文としてPhys.Rev.E誌に発表した。DNAは生体内では狭い空間に閉じ込められて存在していることが知られている。しかし、多くの研究はバルク中でのDNAの物性を調べており、実際の生体内の物性は未解明のことが多い。この問題に対し、粗視化したモデルを用いてシミュレーションにより迫った。ここではとくに、DNAを模した硬い高分子鎖が、狭い空間に閉じ込められた時の構造転移の様相に着目した。閉じ込める空間が狭くなると、転移点が良溶媒へとシフトしていくことが明らかとなった。同時に、構造転移の不連続性が小さくなっていくことも明らかとした。凝縮状態と同程度の空間に閉じ込めた時には、バルク中では見られない部分的に凝縮した構造が見られた。また、柔らかい鎖の場合は堅い鎖とは異なり、転移点が貧溶媒側へとシフトしていくことを明らかとした。バルク中と閉じ込め空間における高分子鎖の構造転移の差異を明らかとし、物理的解釈を与えたことは意義のある結果となった。これらの結果はDNA以外の生体高分子への応用も期待され重要な結果であると期待される。