2015 Fiscal Year Research-status Report
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15KT0083
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
木村 暁 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (10365447)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
舟橋 啓 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (70324548)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞分裂 / 細胞骨格 / 線虫 / 胚発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「細胞分裂」を研究対象とするシステムにおき、その要素プロセスである「核の中央化」「染色体分配（紡錘体伸長）」「細胞質分裂」についてこれまで報告者らが構築してきた数理モデルを統合し、細胞分裂システム全体を対象とする数理モデルを構築することを目的とする。H27年度は以下の２点について進展した。
(i) 「核の中央化」と「紡錘体伸長」を統合するモデルの構築：
「核の中央化」と「紡錘体伸長」はいずれも細胞骨格である微小管が発生する力を利用する。報告者らがこれまでに構築していたモデルでは、「核の中央化」モデルでは微小管の確率的な伸長と短縮を加味していたが、「紡錘体伸長」モデルにおいては単純化のためにこのことを加味していなかった。そこでまず、微小管の確率的な伸長と短縮を加味した「紡錘体伸長」モデルを構築し、２つのモデルでの微小管のダイナミクスを統一した。次に、「核の中央化」モデルでは微小管の角度が変化しないのに対して、「紡錘体伸長」モデルでは角度が変化することを仮定しているという違いについて、この違いが必要かを検証した。同じ条件で、「核の中央化」および「紡錘体伸長」の両過程の再現を試みたが、角度に関する条件を変更することなしに、両過程をそれぞれ再現することはできず、角度の変化が必須であることが示唆された。
(ii)「紡錘体伸長」に伴い細胞が伸長し「細胞質分裂」に至る過程についてのモデルの構築
「紡錘体伸長」過程においては細胞自体も伸長し、細胞分裂後の細胞配置を規定するが、この過程をこれまでは再現できていなかった。そこで２つの球が反発するモデルで細胞の伸長と分裂を表現することを試み、これまでに実細胞の伸長と分裂の様子を再現することに成功しつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
従来の「核の中央化」と「紡錘体伸長」のモデルでは、両方において主要な原動力となる微小管が発生する力の様式が異なっていた。そこで、力発生の様式を統一できないか検討を進めている。また、紡錘体伸長で提案されている複数のモデルを理論モデル上で峻別した上で、実験的に検証を行っている。また、「紡錘体伸長」と「細胞質分裂」における細胞配置の関係についても数理モデルを構築し、各種変異体を用いた検証実験を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度に引き続き、「核の中央化」と「紡錘体伸長」、および「紡錘体伸長」と「細胞質分裂」の関係の間をつなぐ解析を進める。現時点では簡単な仮定だけではこれらの過程をつなぐことは難しいことがわかってきたので、必要な仮定とその仮定の実細胞での妥当性の検証を行う。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた顕微鏡の一部の部品について既存の設備で代用可能であることが検討の結果判明し、H27年度の支出が予定額より減少した。一方、研究の進展の結果、より高速度での顕微鏡画像の取得が本研究課題のさらなる進展に必要とされることも明らかとなってきた。必要な設備については現在、検討を進めており、最適な仕様を特定した上で、H28年度に導入する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
理由欄に記載した通り、研究の進展の結果、より高速度での顕微鏡画像の取得が本研究課題のさらなる進展に寄与することから、そのために必要な設備の導入に利用する。具体的な仕様は現在、検討している段階である。
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