細胞が非対称性を獲得する原理の分子レベルおよび数理・数式レベルでのモデル構築

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組織や細胞は発生・分化に伴って非対称性(極性)を獲得して固有の形態を形づくる。生体がどの様にして非対称性を獲得するかという問題は重要な研究テーマである。我々は、これまでの大規模なプロテオーム解析により、神経極性形成タンパク質Shootinlを見出した。本研究では、Shootinlの実験計測データを条件とした自立的に極性を獲得することができるモデルニューロンの構築を行う。そして、数理解析の結果を実験科学にフィードバックして研究を推進するアプローチを通して、細胞が非対称性を獲得するしくみの原理を分子レベルおよび数理・数式レベルで解き明かすことを目指す。本年度は、神経極性形成に伴うShootinlの発現上昇、神経突起先端におけるShootinlの濃縮が引き起こす神経突起伸長、およびShootinlの細胞体から神経突起先端への能動輸送の計測を行い、これらの定量的な計測データを得ることに成功した。また、これらのデータを用いて完成型のモデルニューロンを構築し、培養神経細胞と極めてよく似た自立的な極性形成を起こすニューロンの構築にほぼ成功した。現在、いくつかのパラメータに関してさらに詳細な数値の調整中である。以上の研究成果に加えて、昨年度までに作成した基本モデルニューロンおよび培養ニューロンを用いてさまざまな実験パラメータに変動を与えて、極性形成過程への影響を調べた。その結果、すべての条件下で培養ニューロンとモデルニューロンが一致した挙動を示したため、モデルニューロンが概ね正しく神経極性形成を再現することが示唆された。今後は、今回構築したモデルニューロンのパラメータを実験計測データに基づいてさらに調整することにより、最終的な完成型のモデルニューロンを構築する。