2021 年度研究成果報告書

再構成された遺伝調節ネットワークで胚発生の遺伝子発現変化を論理的に再現する

研究課題

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研究課題/領域番号	17KT0020
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	基金
応募区分	特設分野
研究分野	構成的システム生物学
研究機関	京都大学
研究代表者	佐藤ゆたか京都大学, 理学研究科, 准教授 (40314174)
研究期間 (年度)	2017-07-18 – 2022-03-31
キーワード	ホヤ / 遺伝子発現調節 / 遺伝子調節ネットワーク
研究成果の概要	動物胚発生においては遺伝子調節ネットワークを通じ時間的空間的に遺伝子発現が変化する。個々の遺伝子の調節を越えて、ネットワークが発生における動的な遺伝子発現パターンを生み出す機構を理解するためには、胚全体でこの調節機構をとらえることが必要である。本研究では、遺伝子調節ネットワークの研究が進んでいるホヤの胚を用いて、胚葉決定が起こる段階である３２細胞期に発現が始まる遺伝子の調節機構を網羅的に明らかにし、数学的にあらわすことに成功した。その結果、これらの遺伝子の発現が、数学的関数に基づいた計算により再現可能になり、また、発現をコントロールすることも可能になった。
自由記述の分野	発生生物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	動物の発生では時空間的に遺伝子発現が厳密に調節されることが必要である。この調節を担っているのが遺伝子調節ネットワークであるが、このネットワークがどのように時空間的な遺伝子発現ダイナミクスを生み出しているのかを、個々の遺伝子調節機構の理解の積み重ねだけで理解することは難しい。本研究により、動物胚の胚葉形成という重要なステップでの遺伝子調節ネットワークの働きが、計算可能になった。どのように遺伝子発現のダイナミクスが生じるのかを計算機上で再現可能になり、例えば実験操作によってどのような遺伝子発現の変化が生じるかなどの計算も可能となるなど、遺伝子調節ネットワークの機能の理解を大きく進める成果となった。