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坂上貴洋教授(理工学部物理科学科)が、国立遺伝学研究所との共同研究で、遺伝子の運動を支配する物理法則 「細胞内の染色体の動きを表す数式」を発見

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2022.04.28

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坂上貴洋教授(理工学部物理科学科)が、国立遺伝学研究所との共同研究で、遺伝子の運動を支配する物理法則 「細胞内の染色体の動きを表す数式」を発見

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坂上貴洋教授(理工学部物理科学科)が、国立遺伝学研究所との共同研究で、遺伝子の運動を支配する物理法則 「細胞内の染色体の動きを表す数式」を発見し、研究成果は米国科学雑誌「Physical Review Letters」に2022年4月27日(水)(日本時間)付けで掲載されました。

生命現象は多段階の複雑な反応で、それらを単純な数式で表すのは難しいように思われます。一方で、科学者は共通の単純な数式で一見全く違う自然現象を表せることを発見してきました。例えば、高分子物理学の世界では、ゴムやナイロン繊維のように異なる材料でできたものでも「ひも状」という共通点があれば、その性質を似たような数式で表せることを明らかにしてきたのです。

このたび、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所の木村暁教授、Yesbolatova, Aiyaさん(総合研究大学院大学大学院生)、荒井律子研究員(現・福島県立医科大学)、青山学院大学の坂上貴洋教授からなる研究グループは、細胞内での「染色体の挙動」という複雑な生命現象を高分子物理学の理論に基づいた数式で表すことに成功しました。注目すべき点として、染色体はDNAに加えて様々なタンパク質やRNAなどからなる複雑な構造体であるにもかかわらず、その運動はゴムをはじめとする「ひも状」の分子の運動と同様の単純な数式で表せることがわかったのです。この研究成果により生命現象の物理学的理解を前進させることが期待できます。

本研究は、科学研究費・新学術領域研究(研究領域提案型)「遺伝子制御の基盤となるクロマチンポテンシャル」(平成30年度~令和4年度)の計画研究として、物理学者と生物学者の分野を超えた密接な共同研究によって遂行されました。

【詳細】
・論文タイトル: Formulation of chromatin mobility as a function of nuclear size during C. elegans embryogenesis using polymer physics theories.
(線虫胚発生における核サイズに依存したクロマチンの動きについて高分子物理学理論を用いた定式化)

・著者: Aiya K. Yesbolatova, Ritsuko Arai, *Takahiro Sakaue, and *Akatsuki Kimura.  *Corresponding authors
(イエスボラトヴァ K. アイヤ、荒井律子、坂上貴洋、木村暁)

・DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.178101


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