分節パターンを決定する反応拡散波-数理モデルを用いたアプローチ-

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12145202
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 近藤 滋 独立行政法人理化学研究所, 位置情報研究チーム, チームリーダー (10252503)
• キーワード: 自己組織化 / 生物物理 / モデル化 / 再生医学 / 発生・分化

研究概要

体節形成に関して
前年度までに、ニワトリの予定体節中胚葉を物理的に引き伸ばしても同じ間隔で体節が出来ることを実験的に示したが、これだけではチューリング波が体節の形態形成を決めているという決定的な証拠にはならない。チューリング波の存在を直接的に示すには、どうしても遺伝子振動のリアルタイム可視化が必要という結論に達した。現在、理研BSIの宮脇研と共同して、細胞内リン酸化のFRETによるリアルタイム観測を行えるraichuのシステムをニワトリ胚に導入することを試みている。(ニワトリ培養細胞では、何とか観測できるようになったが、胚ではまだ成功していない。)
ゼブラフィシュ皮膚模様に関して
ポジショナルクローニングを行っていた2種の模様変異(leopard, Jagure)のうち幅広模様を作るjagure遺伝子のゲノム状の位置を特定し、もっとも近くにある遺伝子にアミノ酸変異を起こす点突然変異があることを確認した。今後、この領域を含むBacクローンによるレスキューを行い、これが原因遺伝子であることを確認する。
また、レーザーによって任意の色素細胞を破壊し、その後のパターン再生を観測する実験系を確立した。再生バターンを解析した結果、色素細胞間には、近距離・遠距離の2種類の相互作用が存在することが明らかとなった。レーザー再生実験からわかった色素細胞間の相互作用を計算機に入力し、シミュレートすることにより、ストライプ・スポット等の模様が形成されることを確認した。現在それぞれの色素細胞特有に発現しているシグナル分子をクローニングしていくことで、相互作用の基になっている分子を特定したい。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki, N., Hirata, M., Kondo, S: "Traveling stripes on the skin of a mutant mouse."PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America). Vol.100, no.17. 9680-9685 (2003)
• [文献書誌] Hirata, M., Nakamura, K., Kanemura, T., Shibata, Y., Kondo, S: "Pigment cell organization in the hypodermis of Zebrafish."DEVELOPMENTAL DYNAMICS. 227. 497-503 (2003)
• [文献書誌] Shoji, H., Mochizuki, A., Iwasa, Y., Hioki, K., Kondo, S: "Origin of the directionality in the fish stripe pattern."DEVELOPMENTAL DYNAMICS. 226. 627-633 (2003)