• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

発生組織における時計の時空間動態:分節時計再同期の数理モデリング

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 17H05762
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

瓜生 耕一郎  金沢大学, 生命理工学系, 助教 (90726241)

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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード分節時計 / 同期 / 数理モデル / ゼブラフィッシュ / 体節形成 / 発生 / 発生・分化
研究実績の概要

本研究では、発生プロセスが発生時計のレジリエンスとロバストネスに及ぼす影響を明らかにする目的で、ゼブラフィッシュ分節時計の同期過程を解析した。Notchシグナルによる細胞間シグナル伝達を阻害する薬剤を処理し、細胞間の分節時計の同期を崩すと、欠陥のある体節が形成される。薬剤を除去してしばらくすると、正常な体節が再び作られる。これは分節時計の再同期が起きたためだと考えられてきたが、その詳細は不明であった。この過程を明らかにするために、昨年度は空間三次元の数理モデルを構築し解析を行った。その結果、再同期過程において渦状の位相パターンが組織後方に現れ、正常な体節が作られた後で再び欠陥のある体節を作ることを見出した。
今年度は、構築した数理モデルを用い、薬剤除去後初めて正常な体節が作られるまでにかかる時間と、欠陥のある体節が再び現れなくなるまでにかかる時間が、発生ステージに応じてどのように変化するかを数理的に解析し、実験データとの比較を行った。発生とともに組織長は短くなり、また組織の伸長様式も変化する。数値計算によると、組織長の短縮は、欠陥のある体節が現れなくなるまでにかかる時間を短くする。また伸長様式の変化もこの時間に影響を及ぼす。一方、正常な体節が初めて現れるまでにかかる時間は、Notchシグナルが分節時計に影響を及ぼす強さに大きく依存することが分かった。
まとめると、隣接細胞間相互作用によって生じる渦状位相パターンが、正常な体節ができた後に再び欠陥のある体節が形成される現象を引き起こす。この渦状位相パターンの動きは組織長や組織伸長によって決まるため、これらの組織パラメタは再同期過程に影響を及ぼしうる。本研究の結果は組織伸長や組織サイズの変化といった発生プロセスが、発生時計の摂動応答に影響を及ぼすことを示唆する。

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

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] IBioBA-MPSP(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] National Taiwan Ocean University(その他の国・地域 台湾)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] IBioBA-MPSP(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] National Taiwan Ocean University(台湾)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] A saturated reaction in repressor synthesis creates a daytime dead zone in circadian clocks2019

    • 著者名/発表者名
      Uriu K., Tei H.
    • 雑誌名

      PLoS Comput Biol.

      巻: 15 号: 2 ページ: e1006787-e1006787

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006787

    • 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] Information flow in the presence of cell mixing and signaling delays during embryonic development2018

    • 著者名/発表者名
      Petrungaro G., Morelli L.G., Uriu K.
    • 雑誌名

      Semin Cell Dev Biol.

      巻: - ページ: 26-35

    • DOI

      10.1016/j.semcdb.2018.09.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessment of instructions on protection against food contaminated with radiocesium in Japan in 20112018

    • 著者名/発表者名
      Seto M., Uriu K., Kawaguchi I., Yokomizo H.
    • 雑誌名

      Risk Anal.

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1154-1168

    • DOI

      10.1111/risa.12893

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mobility-induced persistent chimera states2017

    • 著者名/発表者名
      Petrungaro G., Uriu K., Morelli L.G.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 96 号: 6 ページ: 062210-062210

    • DOI

      10.1103/physreve.96.062210

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Feedback loops interlocked at competitive binding sites amplify and facilitate genetic oscillations2017

    • 著者名/発表者名
      Uriu K., Tei H.
    • 雑誌名

      J. Theor. Biol.

      巻: 428 ページ: 56-64

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2017.06.005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A framework for quantification and physical modeling of cell mixing applied to oscillator synchronization in vertebrate somitogenesis2017

    • 著者名/発表者名
      Uriu K., Bhavna R. Oates A.C., Morelli L.G.
    • 雑誌名

      Biol. Open

      巻: 6 ページ: 1235-1244

    • DOI

      10.1242/bio.025148

    • 関連する報告書
      2017 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] Determining the impact of cell mixing on signaling during development2017

    • 著者名/発表者名
      Uriu K., Morelli L.G.
    • 雑誌名

      Dev. Growth Differ.

      巻: 59 号: 5 ページ: 351-368

    • DOI

      10.1111/dgd.12366

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Resynchronization dynamics of the zebrafish segmentation clock2018

    • 著者名/発表者名
      瓜生 耕一郎
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会 第51回 日本発生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dead zone formation by negative feedback loops in the circadian clocks2018

    • 著者名/発表者名
      瓜生 耕一郎
    • 学会等名
      2018 Annual Meeting of the Society for Mathematical Biology & the Japanese Society for Mathematical Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interplay between cell movement and intercellular signaling in development2018

    • 著者名/発表者名
      瓜生 耕一郎
    • 学会等名
      The JSDB-GfE young scientist exchange meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dead zone formation by saturated reactions in circadian clocks2018

    • 著者名/発表者名
      瓜生 耕一郎
    • 学会等名
      第25回日本時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Synchrony recovery of the zebrafish segmentation clock2018

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Uriu
    • 学会等名
      International young scientists workshop on neural development & stem cells 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical modeling of oscillator resynchronization after perturbation of Delta-Notch signaling in zebrafish presomitic mesoderm2017

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Uriu
    • 学会等名
      第50回日本発生生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-08-18  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi