人工遺伝子ネットワークによる細胞内ダイナミクスの包括的解析

利用人工基因网络综合分析细胞内动力学

• 批准号: 05J12029
• 负责人: 前多 裕介
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J12029/
• 关键词: 細胞運動; 生物物理学; システム生物学; 遺伝子ネットワーク; 細胞膜; 発生・分化; 揺らぎ; 非平衡開放系; パターン形成

細胞運動は発生現象、免疫反応、裂傷回復、ガンの転移・浸潤など多くの生体反応に見出される。「細胞はどのようにして動くのか?」という動作原理の解明は高次生命現象の理解に向けた重要課題の一つである。しかし、細胞運動のように動的な現象を理解するためには関連分子の同定だけでなく、ダイナミクスに注目した定量解析が必要不可欠である。そこで本研究では、細胞膜の変形ダイナミクス(膜揺らぎ)に着目し、膜揺らぎと細胞運動の動的相関から普遍的な細胞運動メカニズムの探求を行った。ある種の真核細胞、たとえば細胞性粘菌Dictyostelium discoideumは外部からの刺激や誘引物質がなくとも自発的に運動することができる。外部からの誘導のない自発運動では単にランダムに膜を変形させながら動いているにすぎないと考えられ注目を集めてはこなかった。しかしわれわれは膜揺らぎの相関解析により、細胞膜の変形はランダムではなく秩序的である証拠を得た。まず外部刺激の無い環境下で自発運動中の単一細胞性粘菌を顕微鏡により撮影した。次に、重心から細胞膜の境界までの長さを360°すべての角度について求め、膜揺らぎを定量化した。単に膜揺らぎを定量化しただけでは規則性を見出すことは出来なかった。ところが自己相関関数を用い、ランダムな変動成分を除去したところ膜揺らぎには基本的な3つのパターン-伸張、回転、振動-が存在することが明らかとなった。これら3つのパターンはunpolarizedおよびpolarizedした細胞性粘菌の両方で見出され、状態によらずに存在する膜揺らぎの基本的性質であることを意味している。さらに、膜揺らぎのパターンと細胞運動の運動方向の相関を解析したところ、PTENおよびPI3-kinaseの自発的な局在を介して膜伸張方向へ運動をバイアスしていることを見出した。以上の結果より、膜揺らぎのパターンとPTEN/PI3-kinaseという分子が膜変形と多様な運動性とが関連付けていることが示唆された。

Cell movement phenomenon, immune reaction, laceration recovery, migration, infiltration, multiple biological reactions are observed. "Cell is moving?" The explanation of the principle of action and the understanding of higher life phenomena are important topics. It is necessary to understand the phenomenon of cell movement and quantitative analysis of related molecules. This study is aimed at exploring the correlation between cell movement and cell membrane morphology. Eukaryotic organisms, cellular myxomycetes Dictyostelium discoideum, external stimuli, self-induced substances, etc. The outer part of the body is the inner part of the body. The analysis of cell membrane structure and the analysis of cell membrane structure. Single cellular mycetes in spontaneous motion without external stimuli can be observed under microscope. In addition, the center of gravity of the cell membrane is measured at an angle of 360°, and the membrane is quantified. The film is quantitative and regular. In addition to the above, there are three basic components: expansion, vibration, etc. This is because the cellular slime mold is unpolarized and polarized, and its basic properties exist in its state. In addition, the correlation between membrane proteins and the direction of cell movement was analyzed, and it was found that the spontaneous movement of PTEN and PI3-kinase can be prevented in the direction of membrane stretch. The above results show that PTEN/PI3-kinase is a molecular complex, and that the molecular complex is a molecular complex.

项目成果

細胞性粘菌一細胞における形態変化揺らぎに隠れた秩序と機能

盘基网柄菌细胞形态波动中隐藏的秩序和功能

• 发表时间: 2007
• 作者: 前多 裕介;猪瀬 淳也;松尾 美希;岩谷 卓
• 通讯作者: 岩谷 卓

Changes in the magnitude and distribution of forces at different Dictyostelium developmental stages

• DOI: 10.1002/cm.20262
• 发表时间: 2008-04-01
• 期刊: CELL MOTILITY AND THE CYTOSKELETON
• 作者: Delanoe-Ayari, H.;Iwaya, S.;Rieu, J. -P.
• 通讯作者: Rieu, J. -P.

遺伝子ネットワーク再構成による遺伝子発現ダイナミクスの定量的解析

通过基因网络重建定量分析基因表达动态

• 发表时间: 2006
• 期刊: 物性研究 85(5)
• 作者: H.Delanoye-Ayari;S.lwaya;Y.T.Maed;前多 裕介
• 通讯作者: 前多 裕介

Orderly Patterns of Morphological Dynamics Direct Spontaneous Cell Migration Independent

形态动力学的有序模式与直接自发细胞迁移无关

• 发表时间: 2007
• 作者: Y.T.Maeda;J.Inose;M.Matsuo;S.Iway
• 通讯作者: S.Iway