生物形態の自律的な対称性破壊のメカニズム

• 研究課題/領域番号: 19680014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 作村 諭一 (作村 勇一) 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 特任准教授 (50324968)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2008年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2007年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: システム生物学 / 分子生物学 / 形態形成 / シグナル伝達 / 統計解析

研究概要

神経細胞の発達初期では、長さの似た複数の神経突起のうち1本のみが伸長し軸索となる。脊椎動物の発達では、均一な細胞集団の中に体節と呼ばれる節が等間隔に形成される。この2つの現象に見られる形態上の対称性の破れに関して、実験研究者との共同研究のもと数理モデルを構築し、新しい原理の発見を行った。それぞれの研究において、モデルからの知見の提供と実験による検証が行われ、メカニズムの理解が進んだ。

研究成果

• [雑誌論文] 細胞形態変化の定量と現象論的モデル (2010)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基, 作村諭一
  • 雑誌名: 細胞工学(秀潤社) ページ: 339-343
• [雑誌論文] Sprouty4, an FGF inhibitor, displays cyclic gene expression under the control of the notch segmentation clock in the mouse (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Shimoda T, Nakajima M, Tsukada Y, Sakumura Y, Dale JK, Maroto M, Kohno K, Matsui T, Bessho Y.
  • 雑誌名: PSM. PToS One 4(5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] an FGF inhibitor, displays cyclic gene expression under the control of the notch segmentation clock in the mouse PSM (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S
  • 雑誌名: PLoS One 4(5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of local morphodynamics and local GTPase activity by edge evolution tracking (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Y, Aoki K, Nakamura T, Sakumura Y, Matsuda M, Ishii S.
  • 雑誌名: PToS Comput. Biol. 4(11)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Control of Spontaneous Signal Generation for Gradient Sensing in Chemotaxis (2008)
  • 著者名/発表者名: Honda N, Sakumura Y, Ishii S.
  • 雑誌名: J. Theor. 255 ページ: 259-266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of local morphodynamics and local GTPase activity by edge evolution tracking (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Y.
  • 雑誌名: PLoS Comput Biol. 4(11)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Control of Spontaneous Signal Generation for Gradient Sensing in Chemotaxis (2008)
  • 著者名/発表者名: Honda N.
  • 雑誌名: J. Theor Biol. 255 ページ: 259-266
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Diffusion-based neurite length sensing mechanism involved in neuronal symmetry-breaking
  • 著者名/発表者名: Toriyama M, *Sakumura Y, Shimada T, Ishii S, *Inagaki N
  • 雑誌名: Molecular Systems Biology (in press)
  • NAID: 120005830837
  • 査読あり
• [学会発表] 独立成分分析を用いた初期視覚野の二重反対色同心円型受容野の形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木孝剛, 五十嵐康伸, 木村塁, 今基織, 作村諭一, 石井信
  • 発表場所: 玉川大学
• [学会発表] 独立成分分析を用いた初期視覚野の二重反対色同心円型受容野の形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木孝剛
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 玉川大学
• [学会発表] A quantitative modeling of neural morphological polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y
  • 学会等名: Asia Simulation Conference(JSST2009)
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 統計的手法を用いた神経軸索の形態予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内海将人, 作村諭一, 福西昭子, 山本亘彦, 石井信
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 玉川大学
• [学会発表] 脊椎動物の発達過程における分節時計の分子システム (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊坂弥花子, 山尾将隆, 作村諭一, 金雄, 松井貴輝, 別所康全, 石井信
  • 発表場所: 京都市
• [学会発表] A quantitative modeling of neural morphological polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y
  • 学会等名: Asia Simulation Conference
  • 発表場所: 立命館大学
• [学会発表] Activity Dependent Growth cone Guidance (2009)
  • 著者名/発表者名: Hong K
  • 学会等名: Collaborative Research in Computational Neuroscience
  • 発表場所: University of Pittsburgh
• [学会発表] A quantitative description of polarization in neural morphology (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y.
  • 学会等名: バイオスーパーコンピューティング・シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-12-26
• [学会発表] A quantitative mathematical description of neural polarity (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y.
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] Rho/Rho-kinaseによるミオシンの動的リン酸化制御システム (2008)
  • 著者名/発表者名: 河野(金兒)貴子
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] On the synchrony of morphological and molecular signaling events in cell migration (2008)
  • 著者名/発表者名: Dauwels J.
  • 学会等名: International Conference on Neural Informatit Processing (ICONIP 2008)
  • 発表場所: ニュージーランドーオークランド
  • 年月日: 2008-11-26
• [学会発表] Quantitative Morphodynamic Analysis of FRET time-lapse imaging (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Y.
  • 学会等名: nternational Conference on Systems Biology (ICSB 2008)
  • 発表場所: スウェーテンヨーテボ
  • 年月日: 2008-08-24
• [学会発表] A quantitative description of polarization in neural morphology (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y, Toriyama M, Inagaki N, Ishii S
  • 学会等名: バイオスーパーコンピューティング・シンポジゥム(BSCS)
  • 発表場所: 東京丸の内
• [学会発表] A quantitative mathematical description of neural polarity (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市(シンポジウム)
• [学会発表] Rho/Rho-kinaseによるミオシンの動的リン酸化制御システム (2008)
  • 著者名/発表者名: 河野(金兒)貴子, 本田直樹, 塚田祐基, 山尾将隆, 作村諭一, 石井信
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市
• [学会発表] On the synchrony of morphological and molecular signaling events in cell migration (2008)
  • 著者名/発表者名: Dauwels, J., Tsukada, Y., Sakumura, Y., Ishii, S., Aoki, K., Nakamura, T., Matsuda, M., Vialatte, F., Cichocki, A.
  • 学会等名: International Conference on Neural Information Processing (ICONIP2008)
  • 発表場所: オークランドニュージーランド
• [学会発表] Quantitative Morphodynamic Analysis of FRET time-lapse imaging (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Aoki, K., Sakumura, Y., Nakamura, T., Matsuda, M., Ishii, S.
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology (ICSB 2008)
  • 発表場所: ヨーテボリスウェーデン
• [学会発表] Shootinlと神経突起伸長Positive feedback loopによる神経極性形成機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鳥山道則
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Quantitative morphodynamic analysis of time-lapse imaging by edge evolution tracking. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y.
  • 学会等名: International Conference on Neural Information Processing,
  • 発表場所: Kitakyushu, Japan.
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] Spontaneous signal generation induced by reaction noise for gradient sensing in chemotaxis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoki, H.
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology,
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2007-10-01
• [学会発表] Quantitative analysis of Shootinl and neurite elongation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Asano, T.
  • 学会等名: The 30th Annual Meeting of the Japan Neuroscienee Society
  • 発表場所: Yokohama, Japan.
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] シグナル伝達の拡散と局所性を利用したシナプス可塑性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 作村諭一
  • 学会等名: 2007年度シナプス研究会
  • 発表場所: 生理学研究所
• [学会発表] Quantitative Morphodynamic Analysis of Time-Lapse Imaging by Edge Evolution Tracking (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Sakumura, Y., Ishii, S.
  • 学会等名: International Conference on Neural Information Processing (ICONIP 2007)
  • 発表場所: 北九州
• [学会発表] Spontaneous signal generation induced by reaction noise for gradient sensing in chemotaxi s (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoki, H., Sakumura, Y., Ishii, S.
  • 学会等名: International Conference of Systems Biology (ICSB 2007)
  • 発表場所: 米国カリフォルニア州
• [備考] 本研究課題と関係する国内外の研究者を招聘し、ワークショップ(システム神経生物学スプリングスクール)を開催した。
• [備考]
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2007
• [備考]
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2008
• [備考]
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2009
• [備考]
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2010
• [備考] システム神経生物学スプリングスクール2010
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2010/
• [備考] システム神経生物学スプリングスクール2009
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2009/
• [備考]
  • URL: http://nippon.naist.jp/SNSS2008/