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一細胞観測系による多細胞性シアノバクテリアの時空間パターン形成の解析

Research Project

Project/Area Number 19657019
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 植物生理・分子
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

岩崎 秀雄  Waseda University, 理工学術院, 准教授 (00324393)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2008: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Keywords糸状性シアノバクテリア / Anabaena / ヘテロシスト / 形態形成 / 一細胞観測系 / マイクロデバイス / -細胞観測系
Research Abstract

本研究は,多細胞性シアノバクテリアAnabaena sp.PCC7120の窒素欠乏下における細胞分化(ヘテロシスト分化)・パターン形成のダイナミクスを明らかにするための観測操作系の確立を目指すものであった。その前提として,まず顕微鏡下で培養しつつ,分化誘導を行い,その様子(明視野像,光合成活性,遺伝子発現パターン)をタイムラプス観測するための同時多点同時モニタリング系をほぼ確立し,ヘテロシスト分化に関わる細胞系譜解析を行った。その結果,窒素欠乏処理直後の光合成活性,細胞分化の中枢遺伝子であるhetR遺伝子の初期のばらつきと,最初にヘテロシストを生み出すことになる細胞の位置には相関はなく,窒素欠乏処理直後の細胞のばらつきが後々直接の影響を及ぼしているわけではないことが示唆された。実際,hetR発現パターンの推移を詳しく観察することで,hetR発現強度には一過的な増減が多く観察されること,細胞分裂が揺らぎの一端を担っていることなどが確認された。
さらに一細胞レベルで分化誘導実験を行うことで,パターン形成ダイナミクスの摂動実験を行うことが本研究計画の主要なテーマであった。そこで,MEMS(micro-electro mechanical system)技術を用い,複雑な流路を備えたPDMS-ガラスを素材とするマイクロデバイスを何パターンか作製した。とくに空気バルブを多用し,流路の切り替えを実現したPDMS-ガラスデバイスを作製した。かなり複雑な構成にしてしまったために,デバイスに脆弱な点もあり改善の余地が残ったが,従来にない微小空間流路培養系が確立し,デバイス内での通常の細胞分化を確認することが出来た。今後は,今回作製したデバイスを用い,分化誘導をきたす2-oxoglutarateを局所的に投与する実験を開始する予定である。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] An attempt to reveal a role of a transoription/transIation feedback loop in the cyanobacterial KaiC protein-based circadian system by using a semi-synthetic method2008

    • Author(s)
      H. Tozaki, T. Kobe, K. Aihara, H. Iwasaki
    • Journal Title

      Int. J. Bioinform. Res. Appl. 4

      Pages: 435-444

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An attempt to reveal a role of a transcription/translation feedback loop in the cyanobacterial KaiC protein-based circadian system by using a semi-synthetic method.2008

    • Author(s)
      Tozaki, H., Kobe, T., Aihara, K., and Iwasaki, H.
    • Journal Title

      Int.J.Bioinf.Res.Appl. (印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proteins found in a CikA-interaction assay link the circadian clock, metabolism, and cell division in Synechococcus elongatus2008

    • Author(s)
      S.R.Mackey, JS.Cho, Y.Kitayama, H.Iwasaki, ら
    • Journal Title

      J.Bacteriol. (印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Induction of a group 2 sigma factor, RpoD3, by high light and the underlying mechanism in Synechococces elongates PCC 79422008

    • Author(s)
      A.Seki, M.Hanaoka, Y.Akimoto, S.Masuda, H.Iwasaki, K.Tanaka
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 282

      Pages: 36887-36894

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 環境適応に関わる周期的時空間パターンダイナミクス : シアノバクテリアを用いて2008

    • Author(s)
      岩崎秀雄
    • Organizer
      川村浩先生本間アショフ賞受賞記念シンポジウム
    • Place of Presentation
      三菱化学生命科学研究所
    • Year and Date
      2008-04-18
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリアの環境適応に関わる時空間パターン形成のシステム解析2008

    • Author(s)
      岩崎 秀雄
    • Organizer
      日本農芸化学会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2008-03-29
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  • [Presentation] Anabaena sp. PCC 7120 における時計制御機構の解析2008

    • Author(s)
      松岡正城, 櫛笥博子, 岩崎秀雄
    • Organizer
      日本時間生物学会
    • Place of Presentation
      岡山大学
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  • [Presentation] Systems and synthetic anaIysis toward understanding spatio-temporal pattern formations in cyanobacter ia2008

    • Author(s)
      Hideo Iwasaki
    • Organizer
      日仏植物科学ワークショップ
    • Place of Presentation
      筑波大学
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  • [Presentation] 微小空間における多細胞性シアノバクテリアの等間隔細胞分化パターン形成2008

    • Author(s)
      岩森俊介, 浅井宏啓, 川合健太郎, 石原潤一, 庄子習一, 岩崎秀雄
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会1.0
    • Place of Presentation
      大阪大学
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatio-temporal pattern formations in oyanobaoteria2008

    • Author(s)
      Hideo Iwasaki
    • Organizer
      上原国際シンポジウムSystems Biology
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] Spatio-Temporal Pattern Formation in Cyanobacteria:From Rhythms to Morphogenesis2007

    • Author(s)
      H.Iwasaki
    • Organizer
      General Meeting for American Society for Cell Biology(アメリカ細胞生物学会)
    • Place of Presentation
      米国ワシントンDC
    • Year and Date
      2007-12-05
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 多細胞シアノバクテリアの周期的空間パターン形成のシステム解析に向けて2007

    • Author(s)
      浅井 宏啓, 岩森 俊介, 川合 健太郎, 松岡 正城, 庄子 習一, 望月 敦史, 岩崎 秀雄
    • Organizer
      日本時間生物学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-11-08
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  • [Presentation] Toward understanding periodicspatio-temporal pattern formations in multicefluiar cyanobacteria2007

    • Author(s)
      H.Iwasaki
    • Organizer
      2nd World Congress for Chronobiology(世界時間生物学会議)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-11-05
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      2007 Annual Research Report
  • [Book] Systems Biology : The Challenge of Complexity2009

    • Author(s)
      Hideo Iwasaki, et al.
    • Total Pages
      246
    • Publisher
      Springer
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      2008 Annual Research Report
  • [Book] Bacterial Circadian Programs2009

    • Author(s)
      Hideo Iwasaki, et al.
    • Total Pages
      300
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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