複雑ネットワークの視点からの新規細胞タイプの進化

从复杂网络的角度看新型细胞类型的进化

基本信息

批准号：
18H04004
负责人：
和田洋
金额：
$ 27.87万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

棘皮動物の初期中胚葉形成において、Pmar1-HesCの二重抑制制御機構が獲得された過程に関して検証を行った。前年度までに、祖先的な棘皮動物でPhbによって担われていた抑制機構を、ウニでは、Pmarが代替するようになったプロセスを明らかにしていた。その場合、HesCが複数の下流遺伝子を同時に制御することを想定せざるを得なくなる。そこで、祖先的な棘皮動物では、別の遺伝子がHesCと同様な機能を果たして板と仮定して、そのような機能を持つ遺伝子をヒトデで探索したところ、KLFを同定した。KLFが担っていた機能をジョコにHesCが代替していくようになったと考えると、Pmar1-HesCの二重抑制制御機構を無理なく説明できる。発生学的浮動の進化プロセスの一端を明らかにした。発生砂時計モデルについて、遺伝子調節ネットワークの変異ロバスト性およびホメオスタシスの理論的モデルを作成し、マウスの胚形成時の遺伝子調節ネットワークに対する解析を行った。発生砂時計モデルに矛盾なく、マウスの胚形成中期において最も変異ロバスト性が高いことが示された。変異ロバスト性とホメオスタシスは排他的関係にあり、ホメオスタシスが低いことが胚形成中期での適応的優位性を持つことを理論的に示した。新奇形質の基盤となる新奇遺伝子を探索するために、short ORF(sORF)のコーディング性を推定する機械学習法を開発を行った。この推定の難しさは、学習とテストのサンプルから取り出せる統計量の少なさに起因する。そこで、canonical ORFのコーディング性の推定に用いられるコドン中の位置1からの6-merではなく、位置(1～3)毎からの4-merを統計量に用いた。その結果、単純な線形回帰を採用したモデルの推定精度が、位置1からの6-merや4-merを用いたロジスティック回帰やSVMを採用したそれを上回ることが示された。

我们研究了在棘皮动物早期中胚层形成中获得PMAR1-HESC的双重抑制性控制机制的过程。到上一年，在海胆中揭示了PHB在祖先棘皮动物中PHB进行的抑制机制的替代过程。在这种情况下，被迫假设hESC同时调节多个下游基因。因此，在祖先的棘皮动物中，我们假设另一个基因具有与hESC相似的函数，并且是板，并且当我们在海星中搜索具有这种功能的基因时，我们确定了KLF。考虑到HESC现在取代了KLF作为Djoko负责的功能，因此可以对PMAR1-HESC的双重抑制控制机理进行任何努力来解释。我们已经揭示了胚胎浮动进化过程的一部分。对于发展性沙漏模型，创建了基因调节网络的突变鲁棒性和稳态的理论模型，并对小鼠胚胎发生过程中基因调节网络进行了分析。与发育型沙漏模型一致，在小鼠的中期发生过程中，它被证明是最突变的鲁棒。突变的鲁棒性和稳态仅是相关的，我们从理论上证明了低稳态在中期生成中具有适应性的优势。为了搜索构成新特征基础的新基因，我们开发了一种机器学习方法来估计短ORF（SORFS）的编码性。该估计的困难是由于缺乏从研究和测试样本中提取的统计数据所致。因此，每个位置（1至3）的4人被用作统计数据，而不是密码子中的位置1的6-mers，该位置用于估计规范ORF的编码性。结果表明，采用简单线性回归的模型的估计精度超过了使用6-MER或4-MER使用位置1和SVM的4-MER使用逻辑回归的估计精度。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Regulation of Metamorphosis by Environmental Cues and Retinoic Acid Signaling in the Lecithotrophic Larvae of the Starfish Astropecten latespinosus

环境信号和视黄酸信号对海星卵磷脂幼虫变态的调节

DOI：
10.1086/706039
发表时间：
2019
期刊：
The Biological Bulletin
影响因子：
0
作者：
Yamakawa Shumpei;Morino Yoshiaki;Honda Masanao;Wada Hiroshi
通讯作者：
Wada Hiroshi

pmar1/phb homeobox genes and the evolution of the double-negative gate for endomesoderm specification in echinoderms

DOI：
10.1242/dev.182139
发表时间：
2020-01
期刊：
Development
影响因子：
4.6
作者：
A. Yamazaki;Yoshiaki Morino;M. Urata;M. Yamaguchi;T. Minokawa;Ryohei Furukawa;M. Kondo;H. Wada
通讯作者：
A. Yamazaki;Yoshiaki Morino;M. Urata;M. Yamaguchi;T. Minokawa;Ryohei Furukawa;M. Kondo;H. Wada

Quasiperiodic-Chaotic Neural Networks and Short-Term Analog Memory.

准周期混沌神经网络和短期模拟存储器。

DOI：
10.1142/s0218127421300032
发表时间：
2021
期刊：
Int. J. Bifurc. Chaos
影响因子：
0
作者：
Yooprasert S;Culham A;Tagane S;Yahara T;Nguyen VD;Nguyen KS;Utteridge TMA;東樹宏和;N. Ichinose
通讯作者：
N. Ichinose

Development of the lamprey velum and implications for the evolution of the vertebrate jaw

七鳃鳗软腭的发育及其对脊椎动物下巴进化的影响

DOI：
10.1002/dvdy.243
发表时间：
2020
期刊：
Developmental Dynamics
影响因子：
2.5
作者：
Yokoyama Hiromasa;Yoshimura Miho;Suzuki Daichi G.;Higashiyama Hiroki;Wada Hiroshi
通讯作者：
Wada Hiroshi

Establishment of the novel bivalve body plan through modification of early developmental events in mollusks

通过修改软体动物的早期发育事件建立新型双壳类身体计划