2018 Fiscal Year Research-status Report
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17KT0112
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
作村 諭一 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50324968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
別所 康全 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | 体節形成 / 確率的転写 / 遺伝子発現同調 / 細胞間コミュニケーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
個々の細胞は個性が強く、乱雑でありながら、多細胞としての組織は極めて安定した発達過程を見せる。本融合課題は、脊椎動物の発達時における遺伝子発現の速い同調と安定が、細胞の乱雑さ（確率性）によって実現されることを作業仮説とし、実験と数理をもってこれを示すことを目的とする。脊椎動物の体節形成におけるHes7の発現は、これまで自律的に周期を生み出し（時間遺伝子＝原因）、その周期性が組織（体節＝結果）の空間周期性に至ると考えられてきた。しかし実際には、単離された細胞は周期的発現をせず、確率的な発現様式（乱雑さ）を持っている。この事実は、「細胞の集団化」というシグナルが入力（原因）となって、「その集団の速い同調と周期性発現」という出力（結果）に至ることを示している。
前年度までに、目的の数理モデルの基礎部分が完成し、単位時間あたりのHes7発現平均開始回数の検証、細胞間相互作用のモデル化の検証、ヒートショック付加後のHes7 の集団平均の挙動の確認、ヒートショック付加後の周りの細胞からの入力値と抑制因子の挙動確認、モデルパラメータのグリッドサーチ、Hes7発現量の細胞集団平均の検証、を行った。
当該年度においては、同調発現の原理導出のためのモデルの簡略化を行った。特に、遺伝子発現にかかわる分子間相互作用のタイミングをランダムな時間を計算機上で生成することで決めていたが、単純なマルコフ連鎖モデルによる表現に変更した。また、最も重要である細胞間コミュニケーションの実験的制約とそれに基づくモデル設定に改善が必要となったため、そのモデル構築を行った。
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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
Hes7発現が未分節中胚葉を流れるように伝搬すると考えられている。実験観察に基づいてモデルを構成する中で、細胞間コミュニケーションに関する最大の問題点を抽出できた。細胞間コミュニケーションは本研究課題の本質的な要素である。先行研究では多種の分子による相互作用でその論理をモデル表現するが、本研究課題では細胞間コミュニケーションに重視したモデル化を行っている。また、発現の確率性に関して簡略化を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞間コミュニケーションのモデル化について、実験事実に基づいた再検証を行う。それに基づき、モデル全体の構成も再検証し、なぜ速い同調を行えるという問いに対する解答を見出す。特に発現の確率性に基づく論理展開を明確にする。
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| Causes of Carryover |
理由：研究協力者の異動と交代にともない、研究費の使用予定が変更になったため。研究自体の継続性は代表者が維持している。
計画：代表者および新しい研究協力者の計算機購入および研究発表旅費にあてる。
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