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一分子精密定量計測と数理モデル化による細胞極性スケーリング機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24770221
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 発生生物学
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

荒田 幸信  独立行政法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 研究員 (40360482)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード細胞極性 / PAR/aPKC / 1分子イメージング / 定量計測 / 数理モデル / 1分子イメージング / PAR / 1分子計測 / 数理モデル化 / 1分子計測 / 精密計測
研究成果の概要

動物の発生を考える上での古典的な問題の一つである「スケーリング」の物理的基盤を解明するために極性タンパク質PARに着目した。スケーリングの分子・物理的基盤を明らかにするために、1分子イメージングにより細胞内タンパク質動態を包括的に計測した。得られた物理パラメーターを数理モデルに導入し、非対称局在を再現することに成功した。計測結果とモデルの解析から、これまでの報告とは異なり、極性タンパク質PAR-2の非対称局在は細胞表層を拡散によって移動できないほど早い細胞膜と細胞質間の交換反応によって維持されることがわかった。今後、早い交換反応のスケーリング現象における機能を明らかにしていく。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Power law relationship between cell cycle duration and cell volume in the early embryonic development of Caenorhabditis elegans2015

    • 著者名/発表者名
      Arata, Y., Takagi, H., Sako, Y., and Sawa. H.
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 28 ページ: 529-529

    • DOI

      10.3389/fphys.2014.00529

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 動物初期胚における 極性タンパク質の局在分布の“Steepness”2015

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      定量生物学の会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-01-11 – 2015-01-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PAR polarity protein dynamics in the presence of ATP production inhibitor Azide in C. elegans embryos2014

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      「理論と実験」研究会2014
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Stable maintenance of the cortical PAR-2 asymmetry by the cytoplasmic diffusion in the one-cell C. elegans embryo2014

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信、廣島通夫、白燦基、小林徹也、柴田達夫、佐甲靖志
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会(BSJ2014)
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Measurement-based mathematical modeling of PAR-2 protein localization in C. elegans embryo2014

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信、廣島通夫、白燦基、小林徹也、柴田達夫、佐甲靖志
    • 学会等名
      C. elegans development, cell biology and gene expression meeting in association with The 6th Asia-Pacific C. elegans meeting
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 動物の発生におけるPAR/aPKC細胞極性システムの計測に基づいた数理モデル化2013

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      第51回生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C. elegans meets single-molecule detection technologies; The embryonic cell polarity system is driven by state transition of PAR-2 protein molecules.2013

    • 著者名/発表者名
      Yukinobu Arata
    • 学会等名
      19th International C. elegans Meeting
    • 発表場所
      UCLA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Developmental biology meets single-molecule detection technologies;Measurement-based mathematical modeling of PAR protein localization in C. elegans embryos2013

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      定量生物学の会 第六回
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 動物の発生における、細胞極性化機構の1分子定量計測と数理モデル化2013

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理IV」
    • 発表場所
      埼玉県和光市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantitative measurement and mathematical modeling of polarity-protein PAR-2 in C. elegans embryos2012

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 受精卵から個体へ:発生における細胞分化と細胞極性2012

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      最先端光計測とライフサイエンスの近未来ーバイオラマン2012-
    • 発表場所
      埼玉県和光市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurement-Based Mathematical Modeling of PAR Protein Localization in C. elegans embryos

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      「理論と実験」研究会2013
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Developmental biology meets single-molecule detection technologies;Measurement-based mathematical modeling of PAR protein localization in C. elegans embryos

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      個別セミナー(理研CDBセミナー)
    • 発表場所
      理化学研究所神戸研
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生細胞内タンパク質動態の計測に基づいた、細胞現象の数理モデル化

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信
    • 学会等名
      個別セミナー(東海大学木村研究室)
    • 発表場所
      東海大学木村研究室
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 細胞の変形と動物の形態形成/Cell shape and animal morphogenesis

    • URL

      http://www.biophys.jp/highschool/C-09.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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