2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of propagation mechanism of reaction-diffusion wave in heterogeneous media in vivo
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15KT0104
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
中村 健一 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (40293120)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 純 金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30345235)
長山 雅晴 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20314289)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2018-03-31
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| Keywords | 分化の波 / 進行波 / 反応拡散系 / 側方抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ショウジョウバエの視覚中枢や脳の発生過程において観察される「分化の波」に対する数理モデルの導出とそれに基づく実験との連携により，生体内の不均質な場における物質伝播・情報伝達の普遍原理抽出を目指し，研究分担者と協働して以下の研究を行った．
（１）ショウジョウバエの脳の発生過程において，Notchシグナルは2つの空間ピークを持つパターンを呈しつつ神経上皮細胞上を伝播し，Deltaリガンドは隣の細胞のNotchを活性化し同じ細胞内のNotchは抑制するという特徴を持つ．これまでの数理モデルではNotchシグナルの1つ目の空間ピークにのみ着目し，それが波の伝播速度を抑制していることを示していた．今回新たに同細胞内のNotch抑制に強い非線形性を仮定することでNotchシグナルの2つの空間ピークが再現できることを明らかにした．さらに，ショウジョウバエの生体内にDeltaを過剰発現する細胞群を誘導し，その細胞群および周囲の細胞におけるNotchの活性化を観察したところ，実際にDeltaリガンドによる同細胞内のNotch抑制には強い非線型性が含まれることを示唆する実験結果を得た．
（２）これまでの数理モデルは空間局所的な擾乱を与えるとそこから新たな分化が生じ，それが空間的に伝播してしまうという欠点があったが，これまで考慮していなかった機構に着目し，それを数理モデルに取り入れることで擾乱に強いロバストなモデルを構築することに成功した．
（３）生体内の細胞構造を考慮した離散的な構造を持つ空間における反応拡散系の進行波の漸近安定性を順序保存力学系の一般論の観点から論じた．
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Research Products
(5 results)
