発生のロバストネス(頑強性)を支える細胞間相互作用の定量的解析

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21570226
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 山本 卓 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90244102)
• 研究分担者: 坂本 尚昭 広島大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00332338) ; 柴田 達夫 理化学研究所, 発生再生科学総合研究センター, ユニットリーダー (10359888)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 発生・分化 / 遺伝子 / ゲノム / 発生制御 / ゆらぎ

研究概要

発生過程での細胞間相互作用を定量化する目的で、2種類のレポーター遺伝子を用いたウニ胚内での1細胞レベルでの蛍光の定量的システムの確立を試みた。その結果、細胞分化過程での遺伝子間の発現相関を検出することは出来なかった。そこで、人工酵素を利用したレポーターノックイン胚を利用して、間充織細胞での遺伝子発現を定量的に解析したところ、細胞間相互作用の変化に伴って発現のゆらぎが増大することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Nucleosome exclusion from the interspecies conserved central AT-rich region of the Arsinsulater (2012)
  • 著者名/発表者名: Takagi H, Inai Watanabe SI, Tatemoto S, Yajima M, Akasaka K, Yamamoto T, SakamotoN
  • 雑誌名: J. Biochem 巻: 151(1) ページ: 78-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation Kinetics of RAF Protein in theTernary Complex of RAF, RAS-GTP, andKinase on the Plasma Membrane of LivingCells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hibino K, Shibata T, Yanagida T, Sako Y
  • 雑誌名: SINGLE-MOLECULE IMAGINGANALYSIS, Journal of Biological Chemistry 巻: 286 ページ: 36460-36468
  • 査読あり
• [雑誌論文] HpSumf1 is involved in the activation of sulafatases responsible for regulation of skeletogenesisduring sea urchin development (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakuma T, Ohnishi K, Fujita K, Ochia H, Sakamoto N, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Development Genes and Evolution 巻: 221(3) ページ: 157-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust network clocks : Design of genetic oscillators as a complex combinatorial optimization problem (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Y, Shibata T, Kuramoto Y, Mikhailov AS
  • 雑誌名: Phys RevE Stat Nonlin Soft Matter Phys 巻: (6Pt1) ページ: 060901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hierarchical organization of noise generates spontaneous signal in Paramecium cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Ooyama S, Shibata T
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 283 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted mutagenesis in the sea urchin embryo usingzinc-finger nucleases (2010)
  • 著者名/発表者名: Ochiai H, Fujita K, Suzuki K, Nishikawa M, Shibata T, Sakamoto N, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 15 ページ: 875-885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dicer is required for the normalde velopment of sea urchin (2010)
  • 著者名/発表者名: Okamitsu Y, Yamamoto T, Fujii T, Ochiai H, Sakamoto N
  • 雑誌名: Hemicentrotus pulcherrimus. Zoological Science 巻: 27 ページ: 477-486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mammalian arylsulfatase A functions as a novel component of the extracellular matrix (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita K, Teramura N, Hattori S, Irie S, Mitsunaga-Nakatsubo K, Akimoto Y, SakamotoN, Yamamoto T, Akasaka K.
  • 雑誌名: Connective Tissue Research 巻: 51 ページ: 388-396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implication of HpEts in gene regulatory networks responsible for specification of seaurchin sleletogenic primary me senchyme cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Yajima M, Umeda R, Fuchikami T, Kataoka M, Sakamoto N, Yamamoto T, Akasaka K.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 27 ページ: 638-646
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-organization of the phosph atidylinositol lipids ingnaling system for random cell migration (2010)
  • 著者名/発表者名: Arai Y, Shibata T, Matsuoka S, Sato MJ, Yanagida T, Ueda M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 107 ページ: 12399-12404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonadaptive fluctuation in an adaptive sensory system : bacterial chemoreceptor (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa M, Shibata T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 5 ページ: 11224
  • 査読あり
• [雑誌論文] HpSulf, a heparin sulfate 6-O-endosulfatase, is involved in the regulation of VEGF signaling during seaurchin development (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita K, Takechi E, Sakamoto N, SumiyoshiN, Izumi S, Miyamoto T, Matsuura S, Tsurugaya T, Akasaka K, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Mechanisms of Development 巻: 127 ページ: 235-245
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ueda M Statistical analysis of lateral diffusion and multistate kinetics in single-molecule imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka S, Shibata T
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 97 ページ: 1115-1124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of the nanos homolog during sea urchin development (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujii T, Sakamoto N, Ochiai H, Fujita K, Okamitsu Y, Sumiyoshi N, Minokawa T, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 巻: 238 ページ: 2511-2521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppressor of hairless(Su(H)) is required for foregut development in the sea urchin embryo (2009)
  • 著者名/発表者名: Karasawa K, Sakamoto N, Fujita K, Ochiai H, Fujii T, Akasaka K, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 26 ページ: 686-690
  • 査読あり
• [雑誌論文] 理論生物学の可能性をバクテリアの走化性を例に考える (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田達夫
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 巻: 54 ページ: 1890-1898
• [学会発表] Targeted insertion of reporter gene by zinc-finger nuclease mediated homologous recombination enables quantitative imaging of endogenous gene expression inliving sea urchin embryo (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Takashi
  • 学会等名: CDB symposium 2012 Quantitative biology
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Efficient production of knockout crickets using zinc-finger nucleases (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takahito
  • 学会等名: The 2^<nd> International Conference on the Cricket
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2012-03-22
• [学会発表] Genome editing usingartificial nucleases (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Takashi
  • 学会等名: The 2^<nd> International Conference on the Cricket
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2012-03-22
• [学会発表] 走化性シグナル伝達系の自己組織化と応答に実験と理論からアプローチする (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴田達夫
  • 学会等名: 日本発生生物学会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] 様々な生物での標的遺伝子改変を可能にするゲノム編集技術とその可能性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 日本発生生物学会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] バフンウニCTCFホモログ(HpCTCF)のArsインスレーター結合能および機能の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂本尚昭
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] バフンウニ初期発生におけるコヒ―シンサブユニットScc1の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口真央
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] Arsインスレーター種間保存配列(ArsInsC)のインスレーター活性の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木春奈
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] Exploring molecular mechanisms of early embry osgenesis in the criket, Gryllus bimaculatus (2011)
  • 著者名/発表者名: Mito Taro
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Making knockoutcrickets with zinc-finger nucleases (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takahito
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] A simplified method forthe rapid construction and evalutation of TALE nuclease (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakuma Tetsushi
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Targeted gene disruption inmedaka using zinc-finger nucleases. knockout of GFP gene (2011)
  • 著者名/発表者名: Ansai Satoshi
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] カタユウレイボヤ胚におけるZFNを用いたeGFP遺伝子への変異導入 (2011)
  • 著者名/発表者名: 河合成道
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Zinc-finger nuclease-mediated targeted trangene integration enables quatitative imaging of endogenous ge neexpression in living sea urchin embryo (2011)
  • 著者名/発表者名: Ochiai Hiroshi
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Functional analysis of Equarin during eye formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Song Xiaohong
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] HpSumf1, the sea urchin Hemicentrotus pulcherrimus homolog of sulfatase modi fying factor 1, is involved inactivation of sulfatases required for control of skeletogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakuma Tetsushi
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] Targeted mutagenesis of thyroid hormone receptor beta gene by engineered zinc finger nuclease in am phibianembryo (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Ken-ichi
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] Targeted manipulation of genes with zinc finger nucleases in the cricket, Gryllus bimaculatus (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takahito
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] 人工酵素ZFNタンパク質の発現と機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日高大佑
  • 学会等名: 日本動物学会中国四国支部・広島県例会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] Targeted genemodification via non-homologous end-joining mediatedand homology-directed repairs ofZFN-induced DNA double-stranded breaks (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Takashi
  • 学会等名: 1st international symposium on Genome damageand Non-cancerous diseased
  • 発表場所: Hiroshima
  • 年月日: 2011-03-03
• [学会発表] Targeted manipulation of genes with zinc finger nucleases in the cricket, Gryllus bimaculatus (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takahito
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Genetic manipulation in seaurchin embryo using zinc-finger nucleases (2010)
  • 著者名/発表者名: Ochiai Hiroshi
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] バフンウニ初期発生におけるHpNanos mRNAの翻訳調節機構の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田隆也
  • 学会等名: 第81回日本動物学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Targeted mutagenesis in thesea urchin embryo using zinc-finger nucleases (2010)
  • 著者名/発表者名: Ochiai Hiroshi
  • 学会等名: Society for Develop mental Biologist 69th Annual meeting
  • 発表場所: New Mexico, USA
  • 年月日: 2010-08-08
• [学会発表] Targeted mutagenesis in the seaurchin embryo using zinc-finger nucleases (2010)
  • 著者名/発表者名: 落合博
  • 学会等名: 第43回日本発生生物学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-06-20
• [学会発表] 適応反応のゆらぎと応答,理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理II」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川正俊
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2010-04-08
• [学会発表] Mammalian arylsulfatase A as anovel component of the extracelluar matrix (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田和将
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Cloning and analysis of Dnmt3 homolog of sea urchin(Hemicentrotus pulcherrimus) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下香
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Cloning and analysis of Scc1homolog of sea urchin, Hemicentro tuspulcherrimus(HpScc1) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山口真央
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Bacterial chemotaxis is enhancedby nonadaptive fluctuation in sensory system (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川正俊
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] What determines the accuracy ofbacterial chemotaxis? (2009)
  • 著者名/発表者名: 難波利典
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Nonadaptive fluctuation in adaptive sensory system ofbacterial chemotaxis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Masatoshi
  • 学会等名: International Symposiumon Complex Systems Biology
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] バフンウニ胚におけるNanosの機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井孝吉
  • 学会等名: 第79回日本動物学会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] バフンウニSulfは骨片形成におけるVEGFシグナルの調節に関与する (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田和将
  • 学会等名: 第79回日本動物学会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] Stochastic signal transduction ofbacterial chemotaxis (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田達夫
  • 学会等名: 第19回日本数理生物学会年会・企画シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 多細胞生物の発生過程における遺伝子発現のゆらぎ (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 数理生命科学の形成と発展
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] バクテリアの適応反応で生じるノイズと走化性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川正俊
  • 学会等名: 数理生命科学の形成と発展
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Nonadaptive fluctuation inadaptive sensory system of bacterial chemotaxis (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川正俊
  • 学会等名: 数理生命科学の形成と発展
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] バクテリアの適応反応で生じるノイズと走化性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川正俊
  • 学会等名: 理研シンポジウム・細胞システムの動態と論理
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2009-04-09
• [学会発表] Relationship betweenthe noise in adaptation reaction and thechemotactic performance in bacterium (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Masatoshi
  • 学会等名: GordonResearch Conference on Gradient Sensing & Directed Cell Migration
  • 発表場所: Galveston, Texas, USA
  • 年月日: 2009-04-02
• [図書] 生命科学の新しい潮流理論生物学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴田達夫
  • 総ページ数: 290
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Cell Singnaling Reactions (2010)
  • 著者名/発表者名: Shibata Tatsuo
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Noisy signal transduction incellular systems
• [図書] Shall We遺伝学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本尚昭
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: 講談社サイエンティフィック
• [備考]
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/index.html
• [産業財産権] 新規DNA結合ドメインおよびそれを含む新規DNA切断酵素 (2011)
  • 発明者名: 山本卓・坂本尚昭・佐久間哲史・野地澄晴
  • 権利者名: 広島大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-242250
  • 出願年月日: 2011-11-04