制御相互作用のトポロジーから、ショウジョウバエにおけるセグメントポラリティー遺伝子の発現パターンを予測する

Réka Albert; Hans GOthmer (2003.7, Journal of Theoretical Biology)[The topology of the regulatory interactions predicts the expression pattern of the segment polarity genes in Drosophila melanogaster]

理由

「理論生物学」第2章2-3 「生体分子制御ネットワークの構造の力学的解明」の参考文献

概要

ショウジョウバエのセグメントポラリティー遺伝子の発現は、ペアルール遺伝子産物のプレパターンによって開始され、いくつかの胚発生段階を通じて制御相互作用のネットワークによって維持される。微分方程式に基づく遺伝子相互作用のモデルの解析によって、これらの遺伝子の野生型の発現パターンが広い力学パラメーターの間で獲得され、た。このことから、定常状態は、速度則の詳細な形態ではなく、要素間の制御相互作用とネットワークのトポロジーによって決定される。これを調べるために、これらのネットワークのブーリアンモデルを提案して、解析する。これは、指数関数で数式化される相互作用のmRNAとタンパク質レベルのON/OFFの二成分の表現に基づいている。このモデルにおいて、遺伝子発現の空間的・時間的パターンは、mRNAとタンパク質とそれらの相互作用の関数的詳細の絶対値ではなく、ネットワークのトポロジーと要素が存在するかしないかで決定される。モデルは野生型の遺伝子発現パターンを再現することができ、さらに過剰発現実験と多様な変異型で観察される異所的な発言パターンも同様に再現することができる。さらに、ネットワークの全ての定常状態を明示的に計算し、それぞれの定常状態の吸引領域を同定する。モデルによって、winglessやsloppy paired遺伝子の重要な役割やプレパターンの誤差をただすネットワーク能力のような、セグメントポラリティー遺伝子ネットワークの機能に関する重要な概念が与えられる。

雑記

近所の猫が発情期を迎え、鳴き声で起こされる朝4時