| Project/Area Number |
21K06099
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
Morimoto Yusuke 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50631777)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 細胞分化 / 脱分化 / 細胞内pH / シグナル伝達 / 蛍光イメージング / c-di-GMP / 発生 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞分化と脱分化の制御メカニズムの解明は、発生生物学、さらには再生医工学の分野において必須の課題である。これに対し、細胞内pHは細胞分化やシグナル伝達において、重要な要因の一つとして働いていることが知られているが、その詳細な役割は明らかになっていない。本研究課題では、細胞分化と脱分化に伴う細胞質pH変化を、高感度な分化・脱分化マーカーとして捉える計測手法を確立する。また、細胞質pHの人為制御によって、細胞性粘菌の細胞分化と脱分化を操作することにより、脱分化におけるpH変化の役割を明らかにすることを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Using stalk cell differentiation in a cellular slime mold as a model, we established an imaging method to capture pH changes associated with differentiation and dedifferentiation as a highly sensitive marker of differentiation and dedifferentiation in eukaryotes. By time-lapse pH imaging, we succeeded in capturing the decrease in cytosolic pH associated with differentiation into prestalk cells and the increase in cytosolic pH associated with dedifferentiation from prestalk cells to growing cells. In addition, we visualized c-di-GMP signaling, which is thought to be involved in the stalk cell differentiation in cellular slime molds as well as pH, and clarified the spatiotemporal dynamics of c-di-GMP signal during development. This is the first achievement in the world to visualize c-di-GMP signal working in eukaryotes.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
細胞性粘菌の柄細胞分化をモデルとし、pH変化を高感度な分化・脱分化マーカーとして捉える計測手法を確立した。細胞質pH変化は細胞内の物理量の変化であり、細胞内のタンパク質、脂質等、さまざまな機能を変化させるため、細胞性粘菌の発生機構に限らず、細胞分化のグローバルなトリガーとして働いている可能性があり、他の真核生物種への応用が期待される。また、もう一つの成果として、世界で初めて真核生物内で働くc-di-GMPシグナルの可視化に成功した。c-di-GMPは原核生物のグローバルシグナルであるとともに、ヒト細胞において自然免疫応答を引き起こすことも知られているため、幅広い応用が期待される。
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