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Spatiotemporal regulation of morphogen distribution

Research Project

Project/Area Number 20K20304
Project/Area Number (Other) 17H06259 (2017-2019)
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund (2020)
Single-year Grants (2017-2019)
Research Field Biology of Cells to Organisms, and related fields
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Inomata Hidehiko  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (60372166)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywordsモルフォゲン / 濃度勾配 / 時空間制御 / 組織パターン形成 / パターン形成 / 拡散速度
Outline of Research at the Start

発生過程において、モルフォゲンなどの分泌蛋白質は濃度依存的に頭部・手足など様々な組織を誘導することが知られている。したがって、分泌蛋白質の空間分布は胚内において厳密に制御されている。本研究課題では、特異的波長の光に応答して構造を変化させる光スイッチ蛋白質を用いて、分泌蛋白質の空間分布を時空間的に制御する新規手法の開発を行った。さらに、光を用いて人為的に分泌蛋白質の分布に擾乱を与え、組織パターン形成への影響を解析した。

Outline of Final Research Achievements

During the developmental processes, complex tissues of the embryo are formed by secreted proteins such as morphogen. Morphogens are secreted by the producing cells and diffuse through the extracellular space, forming a concentration gradient. It is known that cells differentiate into various tissues depending on local morphogen concentration. In this study, we have developed a novel method for spatiotemporal regulation of morphogen distribution in the embryo by light stimulation. Furthermore, we found that perturbation of morphogen distribution disrupts pattern formation. We think that this method will be a powerful tool for understanding the interactive mechanisms of morphogen dynamics and tissue patterning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分泌タンパク質モルフォゲンが形成する濃度勾配は、組織パターン形成の中心的な役割を果たしている。さらに、モルフォゲンの分布は発生過程において動的に変動しており、モルフォゲン動態あるいはモルフォゲン分布のノイズに対して、胚が再現性良く組織パターンを形成するメカニズムは不明な点が多い。本研究成果は、人為的に胚内のモルフォゲン分布を時空間的にコントロールすることが可能であり、モルフォゲン動態に擾乱を付与することで、組織パターン形成に与える影響を詳細に解析することが可能である。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Presentation (4 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Presentation] Challenge to technological breakthrough for a more in-depth understanding of complex biosystems2020

    • Author(s)
      Inomata Hidehiko
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel extracellular fluid mechanism for regulation of secreted proteins in Xenopus laevis.2019

    • Author(s)
      Hidehiko Inomata
    • Organizer
      第57回 日本生物物理学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Extracellular fluid dynamics regulates spatiotemporal distribution of secreted proteins in Xenopus embryos2018

    • Author(s)
      猪股秀彦
    • Organizer
      第41回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Scaling of dorsal-ventral patterning by embryo size-dependent degradation of chordin2018

    • Author(s)
      猪股秀彦
    • Organizer
      第91回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 生体の科学2021

    • Author(s)
      猪股秀彦
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      医学書院
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-07-21   Modified: 2024-12-25  

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