ホヤ初期胚の割球運命決定機構の包括的理解：体系的モデル構築と実験による検証
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12J00360
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Developmental biology
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
太田 尚志 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2012 – 2013
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ホヤ / シグナル分子 / システム解析 |
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| Research Abstract |
カタユウレイボヤ初期胚の割球運命決定機構を包括的に理解するために、ホヤの16細胞期に発現するシグナル分子の機能を網羅的に解析することを目的とした。さらに、得られた実験結果を偏見なく解釈するための数理モデルの構築を目指した。
ホヤ胚の16細胞期には、シグナル分子をコードする遺伝子は5種類発現する。これら5つの遺伝子に対してモルフォリノオリゴヌクレオチド(MO)による機能阻害をおこない、初期の神経マーカー遺伝子であるNodalおよびOtxの発現が、どのように影響を受けるかを調べた。
NodalおよびOtxの発現は、5つのシグナル分子によって調節される3つのシグナル調節経路により32細胞期において神経予定割球であるa6.5とb6.5割球で発現を開始することが明らかになった。特に3つのシグナル経路のうちの2つの経路がNodalおよびOtxの発現を直接調節していることがわかった。MAPKシグナル経路を構成するFGFとEphrinA-dがシグナル濃度の逆勾配を形成することで、予定神経運命割球と予定表皮割球の間で活性化ERKの急勾配が生じる。予定表皮割球でもわずかに活性化したERKではNodalとOtxの発現が起こらないようにBMP/activinシグナル経路のシグナル伝達因子であるSmadがDNAに結合し、発現を抑制している。MAPKシグナル経路とBMP/activinシグナル経路が協調して働くことで、NodalおよびOtxの発現は神経予定割球であるa6.5とb6.5割球のみに限定される。
上記の実験結果を包括的に解析するために数理モデルを構築し、神経誘導を支配する論理式を決めた。神経誘導機構は4つのシグナル分子からなる複雑な系であるため、実験により推測された機構が唯一の解である保証がないため、理論上存在するすべての可能性を検証することが求められる。本研究ではモデルによる網羅的解析を用いて唯一解の探索をおこなった。その結果、ホヤの神経誘導機構を支配する論理式をほぼ一つに決定した。
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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
32細胞期の動物極側において、体系的なモデルの構築は完了した。動物極側における神経の運命決定機構は、実験により詳細に明らかになった。この結果は2013年の10月に論文に掲載された。コンピュータプログラムを用いたモデルの構築も順調に完了した。現在論文を投稿中である。これが掲載されれば、本研究計画の予定を不足なく遂行したことになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
(抄録なし)
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
