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動物活動の定量計測と非線形時系列解析による、老化を支配する力学系システムの解明

通过动物活动的定量测量和非线性时间序列分析阐明控制衰老的动力系统

基本信息

批准号：
20K20321
负责人：
荒田幸信
金额：
$ 16.22万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、線虫の性成熟から死に至るまでの一生（約一ヶ月間）をビデオ撮影（5fps）し、動画から線虫の行動を計測することで、線虫の一生を支配する力学系システムを解明することである。本年度は、画像解析プログラムの精度を改善することで、線虫の運動が指数的に減衰する時期とほぼ変化しない時期があることを見つけた。我々ヒトの一生に、幼年期、青年期、中年期、老年期といったライフステージがあるように、線虫でも幾つかのライフステージ様の状態を遷移して死に至ることが明らかとなった（投稿準備中）。さらに、老化に伴う運動に指数減衰が現れたことから、その背後にはマルコフ的な体細胞ゲノム破壊があるという仮説、特にトランスポゾンによる体細胞ゲノム破壊の可能性に注目した。この仮説を検証するために、バイオインフォマティックス解析を行い、トランスポゾンの移動を仲介する135酵素遺伝子を同定した（投稿準備中）。これら135酵素遺伝子の内、10遺伝子は特にゲノム上に同じDNA配列をもつコピーが多数存在する遺伝子であった。これらの10遺伝子をfeeding RNAiによりノックダウンする準備を進めた。例えばTIR型DNAトランスポゾンの転移を仲介するトランスポゼース遺伝子(tpz)はtpz-10、tpz-139、tpz-150の３つだけで、94個のtpz遺伝子の約70%をノックダウンすることができる。また、レトロトランスポゾンの転移を仲介する逆転写酵素(rtz)については、18種類のsgRNAにより33遺伝子すべてをノックアウトすることができることがわかった。Cas9とsgRNAを発現する線虫株を構築し、ノックアウト株を樹立するためのスクリーニングを進めている。

The purpose of this study is to understand the dynamics of a worm's life cycle from sexual maturity to death (about a month), to capture images (5fps), to measure the worm's behavior, and to determine the dynamics of a worm's life cycle. This year, the accuracy of image analysis has been improved, and the movement of worms has been reduced. The state of my life, childhood, youth, middle age, old age, and the state of my life transition from death to death (preparation for submission). In addition, aging is accompanied by exponential decline, which is the possibility of somatic cell death. This article is about to be published in Chinese. The 135 enzyme genes are present in most of the DNA sequences. The 10 genes feeding RNAi are ready to go. For example, about 70% of the 94 Tpz genes (tpz) were found in the Tpz-10, Tpz-139, Tpz-150 and Tpz-139 genes. The reverse transcription enzyme (rtz) mediates the transfer of DNA from one gene to another, and 18 types of sgRNA are involved in the transfer of DNA from one gene to another. Cas9 and sgRNA are produced by the construction of the strain, and the establishment of the strain.

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

動物の老化に伴う活動速度の指数減衰とトランスポゾン駆動老化仮説の検証

动物活动率随衰老的指数衰减以及转座子驱动衰老假说的验证

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Abizaid;C.;O.T. Coomes;Y. Takasaki;and L. Johnson;Iwabuchi Tsukasa;荒田幸信
通讯作者：
荒田幸信

Insulin signaling shapes fractal scaling of C. elegans behavior.

胰岛素信号塑造线虫行为的分形尺度。

DOI：
10.1038/s41598-022-13022-6
发表时间：
2022-06-21
期刊：
Scientific reports
影响因子：
4.6
作者：
通讯作者：

動物の老化研究における定量的アプローチ

动物衰老研究的定量方法

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
月刊「細胞」
影响因子：
0
作者：
Abizaid;C.;O.T. Coomes;and Y. Takasaki;村田泰輔;荒田幸信
通讯作者：
荒田幸信

C. elegans episodic swimming is driven by multifractal kinetics

DOI：
10.1038/s41598-020-70319-0
发表时间：
2020-09-08
期刊：
SCIENTIFIC REPORTS
影响因子：
4.6
作者：
Ikeda，Yusaku;Jurica，Peter;Sako，Yasushi
通讯作者：
Sako，Yasushi

Insulin signaling shapes fractal scaling of C. elegans benavior

胰岛素信号塑造线虫行为的分形尺度

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
Scientific Reports
影响因子：
4.6
作者：
Yukinobu Arata; Itsuki Shiga;Yusaku Ikeda;Peter Jurica;Hiroshi Kimura;Ken Kiyono;Yasushi Sako
通讯作者：
Yasushi Sako