分節パターンを決定する反応拡散波-数理モデルを用いたアプローチ-

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12145202
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 近藤 滋 徳島大学, 総合科学部, 教授 (10252503)
• Keywords: 自己組織化 / 生物物理 / モデル化 / 再生医学 / 発生・分化

Research Abstract

脊椎動物の体節の長さがどのようにして決定されるかについては、2つの異なる理論が提唱されている。そのどちらがより妥当かを調べるため、胚に人為的な変異を加えた状態で発生させ、その結果をシミュレーションによって解析した。
ニワトリ胚を物理的に伸張させて発生させた場合、伸びた体節ができるのでなく、正常な長さの体節が数多くできることが解った。体節の部位特異的に発現する遺伝子や、Hox遺伝子等の発現状態を解析した結果、位置情報が反応拡散でできると仮定したときのシミュレーションの結果と一致し、体節形成の位置情報が反応拡散の波でできていることを示唆した。また、ゼブラフィッシュの胚を用いて、低温化での体節形成時に分節遺伝子がどのようなパターンで発現するかを解析したその結果、通常の温度ではPSMの尾部で発現が振動しているher1等の分節遺伝子が、低温化では振動しなくなることが解った。
この結果はもう一つのモデルであるCWモデルとは決定的に相容れないが、RDモデルでは説明できるため、この結果も反応拡散による体節の分節位置の調節を示唆した。

Research Products

• [Publications] Hiroto Shoji, You Iwasa, Atushi Mochizuki, Shigeru Kondo: "Directionality of stripes formed by anisotropic reaction-diffusion model"Journal of theoretical biology. 214. 549-561 (2002)
• [Publications] 近藤 滋: "複雑な生命現象理解のためのシミュレーション利用"蛋白質核酸酵素. 46. 2461-2467 (2001)
• [Publications] 近藤 滋: "遺伝子制御と形態形成"数理科学. 39. 44-47 (2001)