自発運動を通じた細胞の情報処理メカニズムの解析

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19870020
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 高木 拓明 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (10444514)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 細胞運動 / 細胞情報処理 / 自発性 / 走電性 / 細胞性粘菌 / 統計力学 / 現象論モデル

研究概要

細胞の情報処理における自発的ダイナミクスや揺らぎの機能的意義を探る為、細胞性粘菌の自発運動(外部入力なしでの細胞運動)と走電性応答(電場入力下での細胞の方向性運動)に注目し、実験から得られる1細胞ごとの運動時系列データ群の統計力学的な解析並びに定量的なモデリングを行った。その結果、細胞の自発運動の重心ダイナミクスの同定に成功すると共に、走電性応答が自発運動を適宜バイアスすることにより実現されていることを定量的に明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Switching direction in electric signal-induced cell migration by cGMP and phosphatidylinositol signaling (2009)
  • 著者名/発表者名: M.J. Sato, H. Kuwayama, W.N. Egmond, A.L.K. Takayama, H. Takagi, P.J.M. van Haastert, T. Yanagida, and M. Ueda
  • 雑誌名: Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America 106(16) ページ: 6667-6672
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Analysis of Spontaneous Cell Movement under Different Physiological Conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takagi, M.J. Sato, T. Yanagida, and M.Ueda
  • 雑誌名: PLoS ONE 3(7) ページ: e2648
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Fluctuation Theorem Applied to Dictyostelium discoideum System (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi and H. Takagi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 76(10) ページ: 105001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Input-output Relationship in Galvanotactic Response of Dictyostelium Cells (2007)
  • 著者名/発表者名: M.J. Sato, M. Ueda, H. Takagi, T. M. Watanabe, T. Yanagida, and M.Ueda
  • 雑誌名: BioSystems 88 ページ: 261-272
  • 査読あり
• [学会発表] Cellular spontaneous movement and electrotactic response described by a stochastic differential equation (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Takagi
  • 学会等名: Conference on Mathematical Biology : Modeling and Differential Equations
  • 発表場所: Spain, Universitat Autonoma de Barcelona.
  • 年月日: 2009-02-12
• [学会発表] 細胞性粘菌は自発運動を変 調して走電性情報処理を実現する (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木拓明
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2009-01-11
• [学会発表] Spontaneous cell movement and galvanotactic respose in Dictyostelium cells (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木拓明
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 細胞性粘菌にみる自発運動 と走電性応答との関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木拓明
  • 学会等名: 日本物理学会秋期大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] 自発運動から探る細胞の走 性情報処理-細胞性粘菌の走電性応答解析- (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木拓明
  • 学会等名: 第18回日本数理生物学会年会
  • 発表場所: 同志社大学寒梅館
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] Functional relationship between cellular spontaneous movement and tactic response -in the case of Dictyostelium discoideum- (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Takagi
  • 学会等名: The 5^<th> International Conference on Nonlinear Science
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] Analysis of electrotaxis based on spontaneous motility in Dictyostelium cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Takagi
  • 学会等名: 3^<rd> International Nonlinear Sciences Conference
  • 発表場所: 中央大学駿河台ホール
  • 年月日: 2008-03-14
• [学会発表] Spontaneous cell movement and galvanotactic response in Dictyosteliumcells (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Takagi
  • 学会等名: Joint Meeting of the Biophysical Society 52nd Annual Meeting & 16th International Biophysical Congress
  • 発表場所: Long Beach convention centre
  • 年月日: 2008-02-06
• [学会発表] 細胞性粘菌における走電性運 動の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高木拓明
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-22
• [図書] 細胞における確率的情報処理の解明に向けて(「バイオナノプロセス」第34章) (2008)
  • 著者名/発表者名: 上田昌宏, 高木拓明, 新井由之
  • 総ページ数: 339-349
  • 出版者: シエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.naramed-u.ac.jp/~physc/index-ht.html