2023 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated modeling for pattern formation of cell polarity formation in asymmetric cell division
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19H01805
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
李 聖林 京都大学, 高等研究院, 教授 (50620069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 暁 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (10365447)
栄 伸一郎 北海道大学, 理学研究院, 特任教授 (30201362)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞配列 / Phase-fieldモデル / パターン形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非対称細胞分裂は初期発生において細胞の多様化を生み出すもっとも重要な仕組みの一つである。注目すべきは細胞分裂の前に母細胞が自ら持つタンパク質を左右非対称に分布させる極性形成が、非対称細胞分裂全体のプロセスを左右する中枢的な役割を果たすことである。本研究では、細胞という空間要素を考えずに分子の動態のみに注目してきた従来の局所的なアプローチから完全に離れ、細胞の高次元の形と細胞分裂の動的ダイナミクスおよび細胞間の相互作用（位置関係）を考慮した上で分子の動態を時空間的に考察できる大域的数理モデリングの開発に挑戦し、そのモデル化を用いて新しい極性形成の数理理論の創出および細胞の多様化の仕組みを統合的に解明することを目指す。さらに、本研究では初期発生分化の数学的構造の解明および生物実験への検証を通じて細胞の多様化を制御する普遍的な仕組みを創出することを目指す。また、そのモデルを一般化式で表すことで、特定の細胞極性形成の現象のみならず 、細胞および細胞内外の生体分子の相互作用に基づいている発生現象の様々な 問題に応用可能とする。 本年度の研究では細胞の幾何学的性質と極性形成の関係性を数学的に一般化する数理的概念の構築に成功した。さらに線虫の初期胚の4細胞期の初期発生で起きる細胞配列の仕組みにおいて、実験のlive imagingから細胞ごとのparameterを推定する手法の構築を行い、細胞配列における物理的性質の特徴を取り出すことに成功した。これらの手法は全て細胞の種に依存しない普遍的なツールであり、今後マウスやサルのモデルにも有効に応用できることが期待される。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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