가나자와대학과 홋카이도대학, 규슈대학의 공동연구그룹은 수리모델의 시뮬레이션을 실험적으로 검증함으로써 뇌의 형성과정에서의 장거리성과 단거리성의 정보전달인자간에 일하는 협조작용 메커니즘을 발견했다.

 세포 간의 정보 전달 인자는 장거리 단백질 (EGF)과 단거리 단백질 (Notch)을 포함합니다. Notch는 인접 세포에 작용(측방 억제)하고, 세포가 사각형에서 원으로 변화(분화)할 때 등은, 인접 세포에 억제성 신호를 보내기 때문에, 주위의 세포는 반드시 사각형이 되어, 참깨 패턴( 원과 사각형의 교대 배열)을 형성하는 단계;한편, EGF는 멀리 떨어진 곳에 작용한다.양자는 생명 현상에 중요한 역할을 하지만 Notch의 측방 억제와 EGF의 확산 효과의 협조에 의한 효과는 불분명했다.

 Drosophila의 뇌 형성 과정에는 처음 사각형 상피 세포 만 존재 한 후 한 줄씩 차례로 둥근 신경 줄기 세포로 변화하는 "분화 파"(Proneural Wave)라는 현상이 있으며, 유사한 현상은 다른 생물로도 알려져 있습니다.연구그룹은 이 현상에 주목하여 EGF의 확산과 Notch의 측방억제를 조합한 '분화파' 수리모델을 구축하여 EGF의 생산 감소에 의한 참깨 패턴의 출현을 예측했다.실제로 EGF의 생산량을 감소시켜 검증하면, 뇌에 분명한 참깨 패턴이 출현했기 때문에, 「분화의 파」에는 Notch의 단거리 작용이 포함되어 있어, EGF와의 협조 작용에 의해 파도의 전파 속도를 제어하는 ​​역할의 존재를 발견했다.

 EGF와 Notch의 협조작용은 대뇌피질의 형성과정에서 신경 줄기세포의 분화와 폐암·유방암의 발병 과정에서도 중요한 역할을 하고 있다고 한다.이번 연구가 가능하게 한 수리과학과 생명과학의 이분야 융합연구는 앞으로 다양한 생명현상연구에의 응용이 기대된다.

대학 저널 온라인 편집부

대학 저널 온라인 편집부입니다.
대학이나 교육에 대한 지견・관심이 높은 편집 스탭에 의해 기사 집필하고 있습니다.