代謝ネットワークの自己組織化による細胞知覚の発現

通过代谢网络的自组织表达细胞感知

• 批准号: 04680264
• 负责人: 上田 哲男
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04680264/
• 关键词: 細胞知覚; 代謝ネットワーク; 自己組織化; インテリジェント材料; 粘菌; 酵母; 自律分散; 化学振動

巨大なアメーバ細胞である粘菌を用い、走化性、走電性、走光性などの細胞行動に対応してATP,cAMP,Ca^<2+>,リン脂質などの細胞内化学成分が時間・空間的に変動することを明かにした。今年度は代謝酵素反応の自己組織化と情報判断との関連を追究した。(A)リン脂質組成を変更する酵素フォスフォリパーゼDの精製と性質 粘菌変形体の20-40%硫安分画から、陰イオン交換カラムクロマト(DEAEセルロース)およびゲル濾過(セファデックスG-200)、さらに陰イオンカラムクロマトを行うことにより、蛋白吸収およびゲル電気泳動的に単一の酵素フォスフォリパーゼD(PLD)を得た。粘菌PLDの分子量は、2.5万であった。Ca^<2+>感受性で、マイクロモル以上で活性化された。(B)解糖系におけるパターンダイナミクス 酵母抽出液にトレハロース(250mM)を添加し、解糖系の振動およびパターン形成を340nmの吸光度変化、すなわちNADHの濃度変化で測定した。化学振動が得られたが、周期は10分から80分と変異株により大きく異なった。伝播する化学波動を新しく見いだした。最初、NADH濃度の濃い領域や低い領域が網目状に分布している。このパターンに重なるようなNADH濃度の高い全体に広がる大きな領域がキュベットの下から上方へ伝播していった。伝播速度は約1mm/minと拡散に較べて十分に速い。紫外線照射により波動の伝播は抑制された。以上のように、細胞知覚で見られたような刺激に応答する時間空間パターンが、代謝反応系で実現できた。細胞インテリジェンスと関連する情報統合のメカニズムは、今後の課題である。

The intracellular chemical composition of the giant cell, such as ATP,cAMP,Ca^<2+>, lipid, etc., changes in time and space. This year, metabolic enzymes organize their own information and determine the relationship between them. (A)Lipid composition change enzyme activity change The molecular weight of PLD is 25,000. Ca^<2+> susceptibility, activation, etc. (B)The saccharolytic system was determined by the addition of glucose (250mM) to yeast extract, the change in absorbance at 340nm and the change in NADH concentration. The chemical vibration is different from that of the chemical vibration. The period is 10 minutes and 80 minutes. The chemical ratio is new. At the beginning, NADH concentration was distributed in a mesh-like pattern in the middle and low regions. The concentration of NADH in the medium and the high concentration of NADH in the medium and the high concentration of NADH in the high concentration of NADH The seeding speed is about 1mm/min and the dispersion speed is very high. Ultraviolet radiation is the most important factor affecting the transmission of ultraviolet radiation. The above mentioned cellular knowledge is reflected in the response to time and space, and the metabolic reaction system is realized. Information integration of cellular communication systems and related technologies

项目成果

Ueda,T.: "Self-organization of intelligence by non-linear chemical dynamics.In“New Functionality Materials",ed.T.Tsuruta,Seno,Toyama." Elsevier,(1993)

Ueda, T.：“非线性化学动力学的智能自组织。在“新功能材料”中，Tsuruta，Seno，Toyama 编辑，（1993）

Ueda,T.and Yamaguchi,T.: "Toward inteligent materials.In “Molecular Electronics and Molecular Electronic Devices",ed.by K.Sienicki,CRC Press,in press." CRC Press, (1993)

Ueda, T. 和 Yamaguchi, T.：“迈向智能材料。《分子电子学和分子电子器件》”，K.Sienicki 编辑，CRC Press，正在印刷中。”

Yasui,C.et al.: "Adenylate cyclase induces intracellular calcium increase in single human epidermal keratinocytes measured by fluorescence microscopy using Fura 2-AM^∞." British Journal of Dermatology. 127. 589-594 (1992)

Yasui, C. 等人：“使用 Fura 2-AM^∞ 荧光显微镜测量腺苷酸环化酶诱导单个人表皮角质形成细胞内钙的增加。”英国皮肤病学杂志 127. 589-594 (1992)

上田 哲男: "“インテリジェンスの自己組織化原理:粘菌に学ぶ"“生命現象と物理学"" 朝倉書店, (1993)

Tetsuo Ueda：““智能自组织原理：从粘菌中学习”“生命现象与物理学””朝仓书店，（1993）

Sakurada.H.et al.: "Use of dihydrorhodamine 123 detecting intracellular generation of peroxides upon UV irradiation in epithelial keratinocytes." Archives in Dermatology. 284. 114-116 (1992)

Sakurada.H.et al.：“使用二氢罗丹明 123 检测上皮角质形成细胞中紫外线照射后细胞内过氧化物的生成。”