Integrated modeling for pattern formation of cell polarity formation in asymmetric cell division

不对称细胞分裂中细胞极性形成模式的集成建模

• 批准号: 19H01805
• 负责人: 李 聖林
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Kyoto University (2020-2023)Hiroshima University (2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01805/
• 关键词: 細胞極性; 非対称分裂; フェーズフィルドモデリング; 反応拡散系; パターン形成; 極性形成; 初期発生; 非対称細胞分裂; 細胞の配列; 反応拡散方程式; 数理モデリング

本研究の目的は、非対称細胞分裂における極性形成および初期発生の仕組みを卵割全体のプロセスの中で統合的に捉えられる数理モデルを構築し、 非対称分裂の仕組みを解明すると共に初期発生分化の数学的構造の解明および生物実験への検証を通じて細胞の多様化を制御する普遍的な仕組みを創出することである。また、このモデル化を一般化式で表すことで、特定の細胞極性形成の現象のみならず 、細胞および細胞内外の生体分子の相互作用に基づいている発生現象の様々な問題に応用することが可能である。本年度の研究では細胞膜と細胞質内での極性の仕組みを解明し数学的構造の解明、さらに4細胞期の初期発生で起きる細胞配列の仕組み において細胞殻の幾何学的性質が極めて重要であることを数理と実験の融合で示した。その結果は今までの生物的知見で発見できなかった新た な仕組みを提案したことで高く評価され、実験系の専門誌DevelopmentにおいてEditor's short listにも選ばれた。また、数理モデリング の新しい手法としてMulti-phase-field法を用いて実際の細胞の形を実験の画像データから反映できるCell morphology modelを新たに構築した。さらに、Cell morphology modelモデルを3次元に拡張し、４細胞期以上の多細胞における数理モデルの基本枠組みの構築にも成功した。

这项研究的目的是构建一个数学模型，该模型可以在整个裂解过程中以不可或缺的方式捕获不对称细胞分裂的早期发展的机制，并阐明不对称有丝分裂的机制，以及通过生物学结构的生物学结构来控制细胞的多样化，从而创造了一种普遍的机制，从而创造了一种普遍的机制。此外，通过使用泛化方程式表达这种建模，不仅可以应用于特定细胞极性形成的现象，而且还可以根据细胞和生物分子内外的相互作用来应用于特定的细胞极性形成的现象。今年的研究揭示了细胞膜和细胞质内极性的机制，并证明了数学结构，数学和实验实验的整合表明，细胞壳的几何特性在四细胞阶段发展过程中发生的细胞阵列机理极为重要。该结果因提出了一种无法通过以前的生物学发现而发现的新机制而受到高度赞扬，并且还被选为实验杂志开发中的编辑简短列表。此外，作为一种用于数学建模的新方法，我们构建了一个新的细胞形态模型，该模型可以使用多相视野方法从实验图像数据中反映实际细胞的形状。此外，我们将细胞形态模型扩展到三个维度，并成功地在四个或多个阶段的多细胞细胞中构建了数学模型的基本框架。

项目成果

Role of dynamic nuclear deformation on genomic architecture reorganization

动态核变形对基因组结构重组的作用

• DOI: 10.1371/journal.pcbi.1007289
• 发表时间: 2019
• 期刊: PLOS Computational Biology
• 影响因子: 4.3
• 作者: Seirin-Lee Sungrim;Osakada Fumitaka;Takeda Junichi;Tashiro Satoshi;Kobayashi Ryo;Yamamoto Takashi;Ochiai Hiroshi
• 通讯作者: Ochiai Hiroshi

「力」に着目して分子の集団が細胞内の核配置を制御する仕組みを紐解く

聚焦“力”揭示一组分子控制细胞内核排列的机制

• 发表时间: 2019
• 作者: Seirin-Lee Sungrim;Osakada Fumitaka;Takeda Junichi;Tashiro Satoshi;Kobayashi Ryo;Yamamoto Takashi;Ochiai Hiroshi;李聖林;李聖林;李聖林;李聖林;S. Seirin-Lee;S. Seirin-Lee;S. Seirin-Lee;Shin-Ichiro Ei;S. Seirin-Lee;李聖林;S. Seirin-Lee;S. Seirin-Lee;Kimura A;木村暁;木村暁
• 通讯作者: 木村暁

形と生命における数学のさきがけ

数学形式与生活的先驱

• 发表时间: 2020
• 作者: Seirin-Lee Sungrim;Osakada Fumitaka;Takeda Junichi;Tashiro Satoshi;Kobayashi Ryo;Yamamoto Takashi;Ochiai Hiroshi;李聖林;李聖林;李聖林;李聖林;S. Seirin-Lee;S. Seirin-Lee;S. Seirin-Lee;Shin-Ichiro Ei;S. Seirin-Lee
• 通讯作者: S. Seirin-Lee

SPIKE SOLUTIONS FOR A MASS CONSERVATION REACTION-DIFFUSION SYSTEM

• DOI: 10.3934/dcds.2020049
• 发表时间: 2020-06-01
• 期刊: DISCRETE AND CONTINUOUS DYNAMICAL SYSTEMS
• 影响因子: 1.1
• 作者: Ei, Shin-Ichiro;Tzeng, Shyuh-Yaur
• 通讯作者: Tzeng, Shyuh-Yaur

Geometry (形); Inconspicuous regulator that determines the fate of cells

决定细胞命运的不起眼的调节器

• 发表时间: 2020
• 作者: Seirin-Lee Sungrim;Osakada Fumitaka;Takeda Junichi;Tashiro Satoshi;Kobayashi Ryo;Yamamoto Takashi;Ochiai Hiroshi;李聖林;李聖林;李聖林;李聖林;S. Seirin-Lee
• 通讯作者: S. Seirin-Lee