多細胞システムの動作原理に関する研究

多细胞系统工作原理研究

• 批准号: 09J03889
• 负责人: 横山 淳
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J03889/
• 关键词: ミトコンドリア; エネルギー恒常性; システムバイオロジー; 数理モデル; GnRH分泌細胞; 組織形成; 膵臓細胞; ロバストネス

1.背景我々の長期的な研究目標は,近年提案された第一原理手法である細胞動力学理論を人体の臓器器官に応用し,臓器の形態形成メカニズムや細胞の集団戦略を理論的に解明することである.特に,糖尿病との関連から実験的知見が豊富である膵臓細胞の組織形成をターゲットとする.その為にまず,細胞内エネルギーが一定に保たれるメカニズムを解明し,堅牢なエネルギー論に基づいたミトコンドリアのモデルを構築する.次に組織形成に向けた細胞間相互作用を担う情報伝達物資の,膵臓細胞における分泌・受容機構のモデル化を行う.2.結果(1)ミトコンドリアが細胞内ATP濃度を一定に保つメカニズムの有力な仮説のひとつであった"feedback control theory"は,激しく変わるATP需要に十分に耐えられないことが近年の理論研究から示されている.そこで我々はATP-ADP交換体の熱力学的平衡により細胞内ATP濃度が一定に保たれるという新しい仮設を提唱した.本仮説に基づいたモデルは,100倍以上変化するATP消費速度においてもATP濃度が一定に保たれ,かつミトコンドリア数の変動に対してもロバストであることが理論研究から認められた.本論文はJournal of Theoretical Biologyに投稿され,現在審査中である.(2)膵臓細胞の情報伝達物質の分泌・受容機構のモデル化として,フィックの法則を細胞膜の境界条件に応用した情報伝達物質分泌の新しい空間モデルを構築した.本モデルをテストケースとしてGnRH分泌細胞に応用したところ,情報伝達物質の拡散性が小さい方がより遠くまで情報を伝達できるという画期的な現象を発見した.これは拡散性が小さい程,分泌細胞の近くに情報伝達物質が滞留し,より細胞発火の閾値に近い状態を維持する為,僅かしか情報達物質が伝わらなくても細胞の発火を引き起こす為に起こる.本研究成果によりSociety for Mathematical Biologyからポスター賞が授与された.

1. Background: Our long-term research aims to develop a first-principles approach to the application of cellular dynamics theory to organ morphogenesis and cellular aggregation theory in the human body. In particular, knowledge of the relationship between diabetes mellitus and diabetes mellitus is rich. For this reason, the intracellular growth model has been established to ensure that the cell structure is stable and stable. 2. Results (1) In recent years, theoretical studies have shown that ATP needs to be very resistant to the changes in intracellular ATP concentration. The thermodynamic equilibrium of ATP-ADP exchanger is discussed in detail. This paper describes the basic theory of ATP consumption rate, more than 100 times the ATP consumption rate, ATP concentration, ATP concentration, ATP consumption rate, ATP consumption rate, ATP concentration, ATP consumption rate, ATP concentration, ATP consumption rate, ATP consumption rate, ATP consumption rate, This paper was submitted to Journal of Theoretical Biology and is currently under review. (2)The secretion and receptor mechanism of information transmission substances in cells are constructed according to the rules of cell membrane boundary conditions and new space conditions for secretion of information transmission substances. The phenomenon of information transmission in GnRH secreting cells has been discovered. In the process of dispersing, the secreting cells 'near information transmission substances are retained, and the cells' near threshold state is maintained, and only the information transmission substances are transmitted to the cells. The results of this research are presented in the Society for Mathematical Biology.

项目成果

Synchrony Between Scattered Gnrh Neurons Through a Diffusive Mediator, SIAM Conference on Dynamical Systems

通过扩散中介实现分散 Gnrh 神经元之间的同步，SIAM 动力系统会议

• 发表时间: 2009
• 作者: Endo;Tomoko;Atsushi Yokoyama
• 通讯作者: Atsushi Yokoyama