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「均一・ゴマシオ・振動」と変化するNotchダイナミクスの役割

公募研究

研究領域脳構築における発生時計と場の連携
研究課題/領域番号 17H05761
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関金沢大学

研究代表者

佐藤 純  金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30345235)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードNotch / 神経幹細胞 / 神経上皮細胞 / 分化の波 / 側方抑制 / 細胞内輸送 / 発生・分化 / パターン形成 / 数理モデリング / ショウジョウバエ / 振動
研究実績の概要

様々な動物の脳の発生過程において、神経上皮から神経幹細胞への分化はプロニューラル因子の発現およびNotchシグナルによって制御される。Notchシグナル は隣り合う細胞間でフィードバックループを形成し、そのダイナミクスがプロニューラル因子の発現を制御する。このようなNotchの働きは側方抑制を引き起こ し、分化細胞と未分化細胞が互い違いに配置されたゴマシオパターンを形成する。しかし、最近ではNotchの側方抑制は遙かに多様な働きを示すことが分かって来 た。進化的に保存されたNotchによる側方抑制のメカニズムは状況に応じて均一、ゴマシオ、振動と変化し、多様な挙動を示すと考えられる。しかし、このような ダイナミクスの変化がどのような状況においてどのようにして生じるのか、またどのような役割を果たしているのかほとんど分かっていない。本研究ではNotchの 様を解明する。
ハエの脳の発生過程において見られる分化の波Proneural WaveにおいてNotchシグナルは2つのピークを持ったパターンを示しつつ神経上皮細胞上を伝播する。 以前の数理モデルでは1つめのピークのみに着目し、これが波の伝播速度を抑制していることを示した。Deltaリガンドは隣の細胞においてNotchを活性化し (trans-activation)、同じ細胞ではNotchを抑制する(cis-inhibition)。今回、cis-inhibitionに強い非線型性を入れるだけで2つのNotchのピークが再現できる ことを明らかにした。また、生体内における実験から実際にDeltaによるcis-inhibitionには強い非線型性が含まれることを示唆する結果が得られた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Temporal patterning of neurogenesis and neural wiring in the fly visual system2019

    • 著者名/発表者名
      Sato, M., Yasugi, T. and Trush O.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 138 ページ: 49-58

    • DOI

      10.1016/j.neures.2018.09.009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] JAK/STAT guarantees robust neural stem cell differentiation by shutting off biological noise2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yoshitaro、Yasugi Tetsuo、Nagayama Masaharu、Sato Makoto、Ei Shin-Ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12484-12484

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30929-1

    • NAID

      120006536943

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Netrin Signaling Defines the Regional Border in the Drosophila Visual Center2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takumi、Liu Chuyan、Kato Satoru、Nishimura Kohei、Takechi Hiroki、Yasugi Tetsuo、Takayama Rie、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi、Sato Makoto
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 8 ページ: 148-160

    • DOI

      10.1016/j.isci.2018.09.021

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] nter-progenitor pool wiring: An evolutionarily conserved strategy that expands neural circuit diversity.2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sato, Takumi Suzuki
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 431 号: 2 ページ: 101-110

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2017.09.029

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mathematical modeling and genetic analysis of the wave of differentiation in the fly brain2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sato
    • 学会等名
      Society for Mathematical Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] JAK/STAT guarantees robust differentiation of neural stem cells by shutting off biological noises in the developing fly brain2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sato
    • 学会等名
      Annual Drosophila Research Confefence
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] JAK/STAT guarantees robust differentiation of neural stem cells by shutting off biological noises in the developing fly brain2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sato
    • 学会等名
      International Society for Developmental Neuroscience
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分化の波"Proneural Wave"の数理モデルと遺伝学的解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 純
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reaction diffusion, lateral inhibition and noise canceling orchestrate the wave of neural differentiation in the fly brain2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sato
    • 学会等名
      Japanese Society of Developmental Biologists
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Boundary formation by Netrin and Slit in the fly brain2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sato
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] ショウジョウバエ脳視覚中枢の機能を生み出す発生メカニズム

    • URL

      http://fsosato.w3.kanazawa-u.ac.jp/restop.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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