遺伝子ネットワークにおける確率ダイナミクスと揺動散逸関係の破れ

基因网络中的随机动力学和涨落耗散关系的打破

• 批准号: 07J11035
• 负责人: 岡部 ゆりえ
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J11035/
• 关键词: 遺伝子発現; 確率ダイナミクス; 胚発生; モルフォゲン; パターン形成; 遺伝子ネットワーク; 生体分子ネットワーク; ゆらぎ; ノイズ; 細胞周期; システムバイオロジー

胚発生における遺伝子発現の時空間的制御の理解は、発生・分化の仕組みを理解するための根本的課題の一つである。本研究では、ショウジョウバエ初期胚における2つの代表的モルフォゲン、Bicoid(Bcd)とHunchback(Hb)の濃度パターンを対象とし、それらの空間的正確さを保証する機構を理論的に解明することに取り組んだ。方法としては、BedとHbの1次元及び3次元の反応拡散モデルを構築し、それらの確率過程をモンテカルロ・シミュレーションによって計算するというものである。ここで、本研究で特徴的なのは、高効率の計算モデルの設計によって、1次元モデルでは多次元のパラメータ空間における網羅的計算を可能にしたこと、また、計算コストの多い3次元モデルについても現実的な時間内での計算を可能にしたことである。解析の結果、これまで実験的に説明が困難であった2つの謎に対して、以下のように理論的な説明を与えることができた。◆謎1.繰り返し核が分裂するシンシチウムにおいて、Bcdの濃度勾配はどのようにして正確に形成されるのか?→部位依存的な調和のとれた拡散によってBcdがコア、表層部、核の各部にバランスよく分布することが、Bcdの正確な濃度勾配の形成に必要な条件であることが分かった。◆謎2.Bcdのランダムな拡散に起因する大きな内因的ゆらぎにも関わらず、Bcdの濃度勾配はどのようにして正確にHbに読みだされているのか?→Hbは拡散による自己平均化機構をもっており、Hbの遅い拡散によってHbの濃度が局所的に平均化されることで、Hbの濃度勾配はシヤープネスを保ちながらもゆらぎが抑制されていることが分かった。

The understanding of the control of time and space in the embryonic development and differentiation, and the understanding of the control of time and space in the embryonic development and differentiation are the fundamental issues. In this study, では, ショウジョウバエ Initial Embryo における2つの representative モルフォゲン, Bicoid(Bcd)とHunchba The concentration of ck(Hb) is the same as the image, and the correct space is guaranteed to be the correct explanation of the mechanism theory and the group is taken out. Method としては、BedとHbの1-dimensional and び3-dimensional の濜拡sanモデルをconstruct し、それらThe accuracy process is the calculation of the accuracy of the calculation process.ここで, the special features of this study, high-efficiency calculation and design, 1-dimensional and multi-dimensional space におけるNet The calculation is possible, the calculation is possible, the calculation is possible, the calculation is possible, and the calculation is possible. It's possible to calculate the time when you can't do it now. The results of the analysis, the explanation of the difficulty of the puzzle, and the explanation of the following theory and the explanation of the difficulty. ◆Mystery 1. The concentration of Bcd is divided into two parts:はどのようにしてCorrect form されるのか?→ Part-dependent harmonization のとれたScattered Bcd がコア, surface part, core part にバランスよく distribution することThe necessary conditions for the formation of the correct concentration of Bcd and the combination of Bcd and Bcd are the necessary conditions. ◆Mystery 2.Bcdのランダムな拡sanにcausationする大きな内causeゆらぎにも关わらず、BcdのConcentration blending はどのようにしてcorrectにHbに読みだされているのか?→Hbは拡sanによるyourself level The homogenization mechanism is the same as the homogenization mechanism, and the Hb concentration is the same as the Hb concentration. , the concentration of Hb is combined with the concentration of Hb and the concentration of Hb is suppressed.

项目成果

recise spatial patterns of Bicoid and Hunchback in the early Drosophila embryo

精确观察早期果蝇胚胎中 Bicoid 和 Hunchback 的空间模式

• 发表时间: 2008
• 作者: Hajime HOTTA;Masafumi HAGIWARA;堀田 創;堀田 創;堀田 創;堀田 創;Kinoshita Yuichi;Matsumoto Shingo;A.Milton Franklin Benial;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下 祐一;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Yurie Okabe
• 通讯作者: Yurie Okabe

ショウジョウバエの胚における定常前制御機構は Bialeck のパラドクスを解決できるか?

果蝇胚胎中的固定预调节机制能否解决比亚莱克悖论？

• 发表时间: 2008
• 作者: Hajime HOTTA;Masafumi HAGIWARA;堀田 創;堀田 創;堀田 創;堀田 創;Kinoshita Yuichi;Matsumoto Shingo;A.Milton Franklin Benial;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下 祐一;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Hiroki Murakami;岡部ゆりえ;村上博紀
• 通讯作者: 村上博紀

Effects of the DNA state fluctuation on single-cell dynamics of self-regulating gene.

• DOI: 10.1063/1.2768353
• 发表时间: 2007-05
• 期刊: The Journal of chemical physics
• 作者: Y. Okabe;Y. Yagi;M. Sasai

Does the pre-steady-state decoding mechanism in Drosophila embryo solve Bialek's paradox?

果蝇胚胎中的前稳态解码机制是否解决了比亚莱克悖论？

• 发表时间: 2008
• 作者: Hajime HOTTA;Masafumi HAGIWARA;堀田 創;堀田 創;堀田 創;堀田 創;Kinoshita Yuichi;Matsumoto Shingo;A.Milton Franklin Benial;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下 祐一;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Hiroki Murakami
• 通讯作者: Hiroki Murakami

ショウジョウバエの胚発生における Bicoid と Hunchback の空間パターンの制御

果蝇胚胎发育过程中 Bicoid 和 Hunchback 空间格局的调控

• 发表时间: 2008
• 作者: Hajime HOTTA;Masafumi HAGIWARA;堀田 創;堀田 創;堀田 創;堀田 創;Kinoshita Yuichi;Matsumoto Shingo;A.Milton Franklin Benial;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下祐一;木下 祐一;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Yurie Okabe;Hiroki Murakami;岡部ゆりえ
• 通讯作者: 岡部ゆりえ