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細胞が非対称性を獲得する原理の分子レベルおよび数理・数式レベルでのモデル構築

Research Project

Project/Area Number 18016020
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

稲垣 直之  Nara Institute of Science and Technology, バイオサイエンス研究科, 准教授 (20223216)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 島田 忠之  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任助教 (80379552)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Keywords軸索 / 樹状突起 / 極性 / Shootinl / 形態形成 / 対称性破壊 / 神経細胞 / システムズバイオロジー / Shootin1 / システムバイオロジー
Research Abstract

組織や細胞は発生・分化に伴って非対称性(極性)を獲得して固有の形態を形づくる。生体がどの様にして非対称性を獲得するかという問題は重要な研究テーマである。我々は、これまでの大規模なプロテオーム解析により、神経極性形成タンパク質Shootinlを見出した。本研究では、Shootinlの実験計測データを条件とした自立的に極性を獲得することができるモデルニューロンの構築を行う。そして、数理解析の結果を実験科学にフィードバックして研究を推進するアプローチを通して、細胞が非対称性を獲得するしくみの原理を分子レベルおよび数理・数式レベルで解き明かすことを目指す。
本年度は、神経極性形成に伴うShootinlの発現上昇、神経突起先端におけるShootinlの濃縮が引き起こす神経突起伸長、およびShootinlの細胞体から神経突起先端への能動輸送の計測を行い、これらの定量的な計測データを得ることに成功した。また、これらのデータを用いて完成型のモデルニューロンを構築し、培養神経細胞と極めてよく似た自立的な極性形成を起こすニューロンの構築にほぼ成功した。現在、いくつかのパラメータに関してさらに詳細な数値の調整中である。以上の研究成果に加えて、昨年度までに作成した基本モデルニューロンおよび培養ニューロンを用いてさまざまな実験パラメータに変動を与えて、極性形成過程への影響を調べた。その結果、すべての条件下で培養ニューロンとモデルニューロンが一致した挙動を示したため、モデルニューロンが概ね正しく神経極性形成を再現することが示唆された。今後は、今回構築したモデルニューロンのパラメータを実験計測データに基づいてさらに調整することにより、最終的な完成型のモデルニューロンを構築する。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2007 2006 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Singarl, a Novel RUN Domain-containing Protein, Suppresses Formation of Surplus Axons for Neuronal Polarity.2007

    • Author(s)
      Mori, T., Wada, T., Suzuki, T., Kubota, Y. Inagaki, N.
    • Journal Title

      J. Biol. Chem. 282

      Pages: 19884-19893

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 神経極性形成とShootinlのフィードバックループ2007

    • Author(s)
      稲垣直之, 鳥山道則, 島田忠之
    • Journal Title

      生化学 79

      Pages: 799-802

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      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preferential localization of rat GAPDS on the ribs of fibrous sheath of sperm flagellum and its expression during flagellar formation2007

    • Author(s)
      Tanii I., et al.
    • Journal Title

      Acta Histochem. Cytochem. 40

      Pages: 19-26

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Shootin1による神経細胞の対称性破壊と極性形成2007

    • Author(s)
      稲垣直之, 鳥山道則, 島田忠之
    • Journal Title

      脳21 10

      Pages: 107-109

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Shootin1 : a protein involved in organization of an asymmetric signal for neuronal polarization2006

    • Author(s)
      Toriyama M., et al.
    • Journal Title

      J. Cell Biol. 175

      Pages: 147-157

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Proteomic identification of a novel isoform of collapsin response mediator protein (CRMP-2) in spinal nerves peripheral to dorsal root ganglia2006

    • Author(s)
      Katano T., et al.
    • Journal Title

      Proteomics 6

      Pages: 6085-6094

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Vimentin-Ser82 as a memory phosphorylation site in astrocyte2006

    • Author(s)
      Oguri T., et al.
    • Journal Title

      Genes to Cells 11

      Pages: 531-540

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      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規タンパク質ShootinlとSingarlによる神経極性形成の制御2007

    • Author(s)
      稲垣直之, 鳥山道則, 島田忠之, 森達也
    • Organizer
      第30回 日本分子生物学会・第80回 日本生化学会合同大会ワークショップ、From shape to function:ニューロンの形態形成と可塑性を司る分子基盤
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-12-14
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Shootinlと神経突起伸長のPositive feedback loopによる神経極性形成機構2007

    • Author(s)
      鳥山道則, 作村諭一, 浅野卓也, 島田忠之, 稲垣直之
    • Organizer
      第30回 日本分子生物学会・第80回 日本生化学会合同大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-12-14
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規タンパク質Shootin1は、F-actinの求心的移動とLl-CAMを連結することで神経突起伸長を促進する2007

    • Author(s)
      島田忠之, 鳥山道則, 上口裕之, 杉浦忠男, 渡邊直樹, 稲垣直之
    • Organizer
      第30回 日本分子生物学会・第80回 日本生化学会合同大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-12-14
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] プロテオミクスを用いた脳神経回路網形成の分子機構の解析2007

    • Author(s)
      稲垣直之
    • Organizer
      第57回 日本電気泳動学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-06-20
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Shootinl Transmits Driving Force of F-actin Flow to Ll-CAM for Neurite Elongation2007

    • Author(s)
      Shimada, T., Toriyama, M., Uemura K., Sugiura, T., Watanabe, N., Kamiguchi, H., lnagaki, N.
    • Organizer
      47th Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative Analysis of Shootinl and neurite elongation2007

    • Author(s)
      Asano, T., Toriyama, M., Inagaki, N., Sakumura, Y., Ishii, S.
    • Organizer
      Neuro2007 第30回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] Neuronal Process Outgrowth., In Lajtha F.W. (ed): Handbook of Neurochemis try and Molecular Neurobiology

    • Author(s)
      Mori T., Inagaki N., Kamiguchi H.
    • Publisher
      Springer Verlag, Berlin(印刷中)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://bsw3.naist.jp/itoh/home/oldhome/contents/inagaki/shoukai_inagaki.html

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Singarの発現または機能の抑制による神経軸索の形成・伸長と神経再生への応用2006

    • Inventor(s)
      稲垣直之, 森達也, 小原収, 長瀬隆弘
    • Industrial Property Rights Holder
      奈良先端科学技術際学院大学, かずさDNA研究所
    • Filing Date
      2006-10-26
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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