細胞骨格モデルから神経細胞の形態形成メカニズムに迫る

• 研究課題/領域番号: 25730177
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 本田 直樹 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30515581)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 細胞骨格系 / アクチンフィラメント / 微小管 / 神経極性 / 成長円錐 / 糸状仮足 / 細胞移動 / 数理モデル / 細胞骨格

研究成果の概要

細胞骨格系の弾性力学的数理モデルを構築し、アクチンフィラメントが束状構造・メッシュ構造・ネットワーク構造へと自己組織化する条件を明らかにした。神経軸索および樹状突起における微小管配向の数理モデルを構築し、報告されている三種の配向パターンを実現する条件を明らかにした。また、FRETイメージングデータを基に、分子シグナルから骨格系を介した膜伸長の伝達過程を数理的に明らかにした。さらには、成長円錐の誘引的・忌避的走化性の理論を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Reconstruction of spatial thermal gradient encoded in thermosensory neuron AFD in Caenorhabditis elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Yamao, M., Honda, N., Shimowada, T., Ohnishi, N., Kuhara, A., Ishii, S., Mori, I.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 36 号: 9 ページ: 2571-2581
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2837-15.2016
  • NAID: 120006360790
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct predictive performance of Rac1 and Cdc42 in cell migration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masataka Yamao, Honda Naoki, Katsuyuki Kunida, Kazuhiro Aoki, Michiyuki Matsuda, Shin Ishii
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5:17527 号: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1038/srep17527
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intercellular propagation of extracellular signal-regulated kinase activation revealed by in vivo imaging of mouse skin. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiratsuka T, Fujita Y, Naoki H, Aoki K, Kamioka Y, Matsuda M
  • 雑誌名: eLife 巻: - ページ: 1-18
  • DOI: 10.7554/elife.05178
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 細胞移動のシステム同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田直樹、山尾将隆、石井信
  • 雑誌名: 生命の科学 巻: 65 ページ: 468-469
• [雑誌論文] Mathematical modeling of neuronal polarization during development (2014)
  • 著者名/発表者名: Honda Naoki, Shin Ishii
  • 雑誌名: Progress in Molecular Biology and Translational Science 巻: 41 ページ: 123-127
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-397897-4.00003-6
  • ISBN: 9780123978974
  • 査読あり
• [学会発表] 神経軸索の走化性と神経回路形成の数理的アプローチ (2016)
  • 著者名/発表者名: 本田直樹
  • 学会等名: 第１２１回日本解剖学会総会
  • 発表場所: ビックパレット福島
  • 年月日: 2016-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] 外部シグナルに制御される細胞集団移動の数理モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 村瀬晃生, 本田 直樹, 石井 信
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告NC
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] 神経軸索誘導における誘引的および忌避的走化性の数理モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田直樹
  • 学会等名: 生命ダイナミクスの数理とその応用：異分野とのさらなる融合
  • 発表場所: 東京大学大学院数理科学研究科 大講義室
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] A model of Amygdala and mPFC interactions for large resistance to extinction of partially reinforced fear memory. (2014)
  • 著者名/発表者名: Li, Y., Ishii, S., & Naoki, H.
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] Reconstruction of cellular migrating behavior based on molecular activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki, H., Masataka, Y., & Ishii, S
  • 学会等名: Flies, worms and robots: combining perspectives on minibrains and behaviour.
  • 発表場所: Sant Feliu de Guixols, Spain
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-13
• [学会発表] A model of BA-mPFC interaction for resistance to extinction in partial reinforcement fear conditioning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Li, Y., Ishii, S., & Naoki, H.
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 発表場所: 函館みらい大学
  • 年月日: 2014-08-27 – 2014-08-29
• [学会発表] A Model of Orientational Organization of Microtubule in Axon and Dendrite during Polarization (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Uegaki, Honda Naoki and Shin Ishii
  • 学会等名: 2014 Winter q-bio Meeting
  • 発表場所: Big island in hawaii
• [学会発表] 細胞内シグナルが制御する細胞移動のシステム同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田直樹
  • 学会等名: 数学協働プログラム 「生命ダイナミックスの数理とその応用」
  • 発表場所: 東京大学 駒場キャンパス
  • 招待講演