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

基本信息

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

项目摘要

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。

在许多生物学反应中都发现了细胞运动，包括发育现象，免疫反应，泪液恢复以及癌症转移和侵袭。了解操作的原理“细胞如何移动？”，这是有助于我们了解高阶生物学现象的重要问题之一。但是，为了理解动态现象，例如细胞运动，重点是动态的定量分析是必不可少的，不仅是对相关分子的识别。因此，在这项研究中，我们专注于细胞膜的变形动力学（膜波动），并基于膜波动与细胞运动之间的动态相关性探索了细胞运动的通用机理。某些真核细胞，例如细胞粘液模具dictyostelium discoideum，可以自发移动而没有外部刺激或吸引剂。它没有引起注意，因为它认为在没有外部指导的运动运动中，它只是在随机变形膜的同时移动。但是，我们获得了证据表明，通过相关分析对细胞膜变形进行排序，而不是随机。首先，使用显微镜在没有外部刺激的环境中运动过程中运动过程中的单细胞粘液模具。然后确定从重力中心到细胞膜边界的长度，以360°的所有角度确定，并定量膜波动。不可能仅通过量化膜波动来找到规律性。但是，当使用自相关函数去除随机变量组件时，据显示，膜波动中有三种基本模式 - 延伸，旋转和振动。这三种模式都在非极化和极化的细胞粘液霉菌中都发现，这意味着它们是膜波动的基本特性，无论状态如何。此外，当我们分析膜波动模式与细胞运动方向之间的相关性时，我们发现运动通过PTEN和PI3-激酶的自发定位沿膜延伸方向偏置。以上结果表明，膜波动模式和分子PTEN/PI3-激酶与膜变形和各种迁移率有关。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
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
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
物性研究 85(5)
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y.T.Maeda;J.Inose;M.Matsuo;S.Iway
通讯作者：
S.Iway

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通讯作者：
笹公和，椎根大輔，高橋努，松村万寿美，坂口綾