2013 Fiscal Year Annual Research Report
体内時計の同調臨界点における代謝不安定化機構のオミクス解析と数理モデル
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes |
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| Project/Area Number |
25119721
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
福田 弘和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90405358)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 植物生理学 / 生体リズム / 数理生物学 / 非線形力学 / 同期現象 |
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| Research Abstract |
通常、体内時計は24 時間よりも多少短い（多少長い）周期の光サイクルにも同調できるが、短すぎる（長すぎる）と同調できなくなる。この同調から非同調へ転移する臨界点を「同調臨界点」と呼ぶ。そこでは体内時計は不安定化し、生育が非常に不均一になる。本研究では、同調臨界点における環境ストレスの解明を目的とし研究を行った。
これまで、ルシフェラーゼ・レポーターアッセイによる時計遺伝子CCA1の発現リズム解析により、非24時間周期の光サイクル条件における概日リズムの不安定現象を観察した。計測システムを新たに調整し、水耕栽培にてシロイヌナズナを栽培し、その成長過程におけるルシフェラーゼ発光、ならびに形状を計測するシステムを構築した。また、糖代謝モデルを利用し、ショ糖飢餓／過剰によるストレス応答の視点で生育不良のモデリングを検討した。
今後は、トランスクリプトーム解析によるストレス応答遺伝子群の同定、メタボローム解析による糖代謝産物の評価を行い、分子データに基づく数理モデルの構築を目指す。ここでは、単に遺伝子や代謝などの分子実態に基づくモデリングを行うだけでなく、体内時計の制御を念頭に置いた数理モデルの構築を目指す。具体的には、時計遺伝子CCA1の時系列解析による体内時計の振幅情報ならびに位相情報の抽出を行い、非線形力学の理論的枠組みを利用した制御志向のモデルをサブモデルとして導入する。今年度は、今後の展開に向けた基礎的な取り組みを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画通りに進行し、かつ新学術班会議等で新たなアイディアを得ることができ、当初計画に比べ、良い研究を展開できているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
トランスクリプトーム解析によるストレス応答遺伝子群の同定、メタボローム解析による糖代謝産物の評価を行い、分子データに基づく数理モデルの構築を目指す。ここでは、単に遺伝子や代謝などの分子実態に基づくモデリングを行うだけでなく、体内時計の制御を念頭に置いた数理モデルの構築を目指す。具体的には、時計遺伝子CCA1の時系列解析による体内時計の振幅情報ならびに位相情報の抽出を行い、非線形力学の理論的枠組みを利用した制御志向のモデルをサブモデルとして導入する。
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