| 研究課題/領域番号 |
21H04759
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
黒田 真也 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50273850)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円)
2023年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2022年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2021年度: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円)
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| キーワード | ゾネーション / １細胞 / 情報量 / トランスオミクス / 1細胞 / 細胞不均一性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、これまで別々に解析されてきた、Ｉ．１細胞レベルの情報コードと、ＩＩ．空間的細胞間不均一性（ゾネーション）を組み合わせることにより、組織がゾネーションをどのように利用して情報を正確かつロバストに伝達しているのか、逆に空間情報的に細胞間の不均一性を最適に配置された結果がゾネーションであるかを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
研究代表者らの1細胞レベルで情報理論の解析により、細胞間の不均一性は逆に情報として利用され組織の正確な応答制御を可能としていることが明らかとなった(1細胞レベルの情報コード)。一方、組織内では同じ細胞であっても局在に応じて異なった応答を示す(ゾネーション)。例えば、肝臓では、門脈から中心静脈へ至る順に空間的に3つの機能的ゾーンに区分けされ、門脈周囲ではグルコース合成が、中心静脈周囲では解糖系が主要な細胞応答である。本研究では、これまで別々に解析されてきた１細胞レベルの情報コードと、ゾネーションを組み合わせることにより、ゾネーションによる細胞間不均一性を利用した情報処理の最適性を明らかにする。
本年度は、トランスオミクスネットワークの入出力データセットとして、飢餓時の時系列データを取得した。このデータにより入力と出力のデータが取得できた。野生型マウスと肥満モデルマウス（ob/obマウス）について、自由摂食状態から飢餓処理を行い、0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24時間後の肝臓をサンプリングした。サンプリングした肝臓から、メタボローム、リピドーム、プロテオーム、リン酸化プロテオーム、トランスクリプトームの計測を行った。その結果、飢餓時マウスのメタボロームは多彩な変動を示した。このような変化は他の階層でも計測されており、現在各階層のデータを説明する特徴量を抽出し、野生型と肥満モデルマウスではともにスケールフリーネットワークであった。しかし、時間制御については野生型では時間オーダーと時間パターンの相関が非常によく一致したが、肥満モデルマウスではそれが乱れていることが明らかとなった。今後、ゾネーションにおける発現レベルの違いだけでなく時間パターンの違いにも着目して解析を進めていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ゾネーションにおいては静的な発現パターンだけでなく動的な時間パターンも変動していることが明らかになる展開が得られたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
時間パターンがどのように空間パターンに変換されるかという視点から細胞不均一性の情報処理機能のなぞを明らかにしていく。
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