ハイブリッド関数ペトリネットによる多細胞動物のパターン形成シミュレーション

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15014224
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 松野 浩嗣 山口大学, 理学部, 助教授 (10181744)
• 研究分担者: 村上 柳太郎 山口大学, 理学部, 助教授 (40182109)
• キーワード: ハイブリッド関数ペトリネット / Genomic Object Net / 多細胞シミュレーション / 細胞分裂 / モルフォゲン勾配 / 局在情報のモデル化

研究概要

1.Xenopus初期胚では、12卵割目までは各細胞が同期して分裂を繰り返していき、これ以降は非同期的に分裂して行くことが知られている。また、同期して分裂している間は細胞間相互作用もなされないことが知られている。Xenopusの細胞周期のハイブリッド関数ペトリネットモデルを構築し、Xenopus初期胚の10回目から13回目の卵割のシミュレーションをGenomic Object Net (GON)を用いて行った。さらに、このシミュレーション結果の視覚化もGON Visualizerを用いて行った。これによって、ハイブリッド関数ペトリネットによって細胞分裂のシミュレーションが十分に可能であることが確かめられた。
2.分泌性シグナル因子であるWinglessによるショウジョウバエ消化管の前後軸方向の区画化過程をハイブリッド関数ペトリネットによってモデル化しGONを用いてシミュレーションを行った。これによって、拡散性のシグナル因子がパターン形成を主導している場合のシミュレーションが可能となった。
3.線虫の受精から第一回目の細胞分裂に至るまでに起こる雌性前核、雄性前核、生殖顆粒、中心体、表層アクチンの細胞内の局在変化のモデル化とシミュレーションをペトリネットによるモデル化の枠組みで行うことを試みた。ツールにはオブジェクト指向型ペトリネットであるRenewを用いた。これは、ハイブリッド関数ペトリネットを局在情報も扱えるように拡張するための重要な知見となった。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Matsuno, Yukiko Tanaka, Hitoshi Aoshima, Atsushi Doi, Mika Matsui, Satoru Miyano: "Biopathways Representation and Simulation on Hybrid Functional Petri Net"In Silico Biology. 3・3. 389-404 (2003)
• [文献書誌] Masao Nagasaki, Atsushi Doi, Hiroshi Matsuno, Satoru Miyano: "Genomic Object Net I : a platform for modeling and simulating biopathways"Applied Bioinformatics. 2・3. 181-184 (2003)
• [文献書誌] Atsushi Doi, Masao Nagasaki, Hiroshi Matsuno, Satoru Miyano: "Genomic Object Net II : how to model biopathways with hybrid functional Petri net with extension"Applied Bioinformatics. 2・3. 185-188 (2003)
• [文献書誌] Mika Matsui, Sachie Fujita, Shunichi Suzuki, Hiroshi Matsuno, Satoru Miyano: "Simulated Cell Division Processes of the Xenopus Cell Cycle Pathway by Genomic Object Net"Journal of Integrative Bioinformatics http://journal.imbio.de/index.php?paper_id=3. 1(Online Journal). (2004)
• [文献書誌] Masao Nagasaki, Atsushi Doi, Hiroshi Matsuno, Satoru Miyano: "A Versatile Petri Net Based Architecture for Modeling and Simulation of Complex Biological Processes"Genome Informatics. 15・1(Accepted). (2004)
• [文献書誌] 土井淳, 長崎正朗, 松野浩嗣, 宮野悟: "細胞反応のシミュレーション"わかる実験医学シリーズ「バイオインフォマティクスがわかる」(菅原秀明編集). 81-84 (2003)