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Roles of Notch dynamics in the states of uniform, stochastic and oscillating

Publicly Offered Research

Project AreaInterplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation
Project/Area Number 17H05761
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

佐藤 純  金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30345235)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
KeywordsNotch / 神経幹細胞 / 神経上皮細胞 / 分化の波 / 側方抑制 / 細胞内輸送 / 発生・分化 / パターン形成 / 数理モデリング / ショウジョウバエ / 振動
Outline of Annual Research Achievements

様々な動物の脳の発生過程において、神経上皮から神経幹細胞への分化はプロニューラル因子の発現およびNotchシグナルによって制御される。Notchシグナル は隣り合う細胞間でフィードバックループを形成し、そのダイナミクスがプロニューラル因子の発現を制御する。このようなNotchの働きは側方抑制を引き起こ し、分化細胞と未分化細胞が互い違いに配置されたゴマシオパターンを形成する。しかし、最近ではNotchの側方抑制は遙かに多様な働きを示すことが分かって来 た。進化的に保存されたNotchによる側方抑制のメカニズムは状況に応じて均一、ゴマシオ、振動と変化し、多様な挙動を示すと考えられる。しかし、このような ダイナミクスの変化がどのような状況においてどのようにして生じるのか、またどのような役割を果たしているのかほとんど分かっていない。本研究ではNotchの 様を解明する。
ハエの脳の発生過程において見られる分化の波Proneural WaveにおいてNotchシグナルは2つのピークを持ったパターンを示しつつ神経上皮細胞上を伝播する。 以前の数理モデルでは1つめのピークのみに着目し、これが波の伝播速度を抑制していることを示した。Deltaリガンドは隣の細胞においてNotchを活性化し (trans-activation)、同じ細胞ではNotchを抑制する(cis-inhibition)。今回、cis-inhibitionに強い非線型性を入れるだけで2つのNotchのピークが再現できる ことを明らかにした。また、生体内における実験から実際にDeltaによるcis-inhibitionには強い非線型性が含まれることを示唆する結果が得られた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Temporal patterning of neurogenesis and neural wiring in the fly visual system2019

    • Author(s)
      Sato, M., Yasugi, T. and Trush O.
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 138 Pages: 49-58

    • DOI

      10.1016/j.neures.2018.09.009

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] JAK/STAT guarantees robust neural stem cell differentiation by shutting off biological noise2018

    • Author(s)
      Tanaka Yoshitaro、Yasugi Tetsuo、Nagayama Masaharu、Sato Makoto、Ei Shin-Ichiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 12484-12484

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30929-1

    • NAID

      120006536943

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Netrin Signaling Defines the Regional Border in the Drosophila Visual Center2018

    • Author(s)
      Suzuki Takumi、Liu Chuyan、Kato Satoru、Nishimura Kohei、Takechi Hiroki、Yasugi Tetsuo、Takayama Rie、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi、Sato Makoto
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 8 Pages: 148-160

    • DOI

      10.1016/j.isci.2018.09.021

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] nter-progenitor pool wiring: An evolutionarily conserved strategy that expands neural circuit diversity.2017

    • Author(s)
      Makoto Sato, Takumi Suzuki
    • Journal Title

      Developmental Biology

      Volume: 431 Issue: 2 Pages: 101-110

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2017.09.029

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mathematical modeling and genetic analysis of the wave of differentiation in the fly brain2018

    • Author(s)
      Makoto Sato
    • Organizer
      Society for Mathematical Biology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] JAK/STAT guarantees robust differentiation of neural stem cells by shutting off biological noises in the developing fly brain2018

    • Author(s)
      Makoto Sato
    • Organizer
      Annual Drosophila Research Confefence
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] JAK/STAT guarantees robust differentiation of neural stem cells by shutting off biological noises in the developing fly brain2018

    • Author(s)
      Makoto Sato
    • Organizer
      International Society for Developmental Neuroscience
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分化の波"Proneural Wave"の数理モデルと遺伝学的解析2018

    • Author(s)
      佐藤 純
    • Organizer
      大阪大学蛋白質研究所セミナー
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Reaction diffusion, lateral inhibition and noise canceling orchestrate the wave of neural differentiation in the fly brain2017

    • Author(s)
      Makoto Sato
    • Organizer
      Japanese Society of Developmental Biologists
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Boundary formation by Netrin and Slit in the fly brain2017

    • Author(s)
      Makoto Sato
    • Organizer
      Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] ショウジョウバエ脳視覚中枢の機能を生み出す発生メカニズム

    • URL

      http://fsosato.w3.kanazawa-u.ac.jp/restop.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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