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本研究課題は、神経細胞の極性形成と多細胞生物の体節形成の2つについて、自律的に対称性を破壊するメカニズムを明らかにすることを目的とする。
【神経細胞の極性形成】
神経細胞は、分化の過程において1本の長い軸索と複数の樹状突起を形成して対称性を破壊し極性を獲得する。極性形成に関する新規生体分子Shootinlに関する実験データを研究協力者(稲垣直之:奈良先端大)から提供を受け、実験データをあらゆる側面から解析し、微分方程式の構築を行った。意図的な数理構造を採用せず、生物学的知見に基づいた関数を導入し、パラメータを実験データから近似した。現在、この結果を論文として発表準備を行っている。
【多細胞生物の体節形成】
均一な組織である体節原基から、分節境界という不均一な構造の形成によって、体節という不連続な組織がつくられる。その過程で分節境界は、いくつかの遺伝子の発現が振動することを利用して、等間隔パターンとして形成されると考えられている。これまでの研究から、振動分子の一つHes7は正確な等間隔パターン形成に必須であることが明らかになっている。今年度は、発現量が周期的に振動する生体分子Hes7やその他の機能分子の実験データを、研究協力者(別所康全:奈良先端大)から提供を受け、Hes7の発現パターンと体節形成の精度との関係を結び付けるミニマムモデル構築を行った。現在、実験データとの整合性を詰めている。分節が決定する時間と場所の情報を融合させ、正確な体節を形成するためには、不正確な場所情報にもロバストに対応する必要がある。それを実現する可能性を力学系モデルとして表現し、パラメータを実験データから抽出する方法を開発中である。
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