Unraveling mTORC1 activity dynamics and its information processing in cell proliferation
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22K06230
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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 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小松 直貴 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (30737440)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | mTORC1 / シグナル伝達 / 細胞周期 / FRETプローブ / 生細胞イメージング / mTOR / 蛍光プローブ |
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| Outline of Research at the Start |
mTOR複合体1(mTORC1)は細胞外からの様々な入力を感知し、代謝の制御を介して、複数の生理機能に関わるという最重要のシグナル伝達分子である。しかしながらmTORC1が生きた細胞内でどのような時間パターンで活性化するのか、実はほとんど分かっていない。本研究では、mTORC1は細胞が増殖する際にどのような時間パターンで活性化するのか、またmTORC1活性化の時間パターンによって細胞増殖はどのように制御されるのか、その原理を生細胞イメージングや分子活性の時間操作を用いて明らかにする。本研究の達成により、mTORC1の活性動態とその生物学的意義に関する新たな知見がもたらされると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
mTOR複合体1(mTORC1: mechanistic target of Rapamycin complex 1)は、細胞内外のさまざまな情報を感知・統合し、複数の下流を協調的に制御するという最重要のシグナル伝達分子であるが、細胞内でどのような時間ダイナミクスで活性化しているのか、ほとんど分かっていない。同様に、mTORC1活性化の時間ダイナミクスと下流の表現型との関係についてもほとんど分かっていない。
本研究では、生細胞蛍光イメージングによりmTORC1の活性とその下流の一つである細胞周期を可視化すること、加えて分子操作によりmTORC1活性のダイナミクスと細胞周期との因果関係を明らかにすることを目的としている。今年度は、mTORC1活性の蛍光プローブと細胞周期の蛍光プローブを併用した生細胞イメージングにより、mTORC1活性の時間パターンと細胞周期のG1/G0期の進行に関する知見を得た。並行して、mTORC1活性化を人為的に操作することを目指し、mTORC1の活性化条件の探索を行った。mTORC1制御分子の変異体を組み合わせの検討により、強くmTORC1を活性化する条件を同定した。
今後は、G1/G0期におけるmTORC1活性変化と細胞周期進行との時間的関係について、より確度を高めるべく、引き続き生細胞イメージング解析を進める。並行して、今年度同定したmTORC1活性化の条件を利用してmTORC1活性化を誘導したときの細胞周期進行への影響について、生細胞イメージング等により解析を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
成長因子依存的に細胞周期がG1/G0期からS期に進む培養細胞であるMCF10Aに蛍光プローブを導入した。プローブ発現細胞に成長因子飢餓を誘導した後に、各種成長因子およびその組み合わせを処理した際のmTORC1活性化および細胞周期進行について、生細胞イメージングにより解析した。成長因子やその組み合わせにより、さまざまなmTORC1活性化のパターンが起きることを見出した。また、持続的なmTORC1活性化によりG1/G0期からS期への進行が促進されることを見出した。当初計画していた内容である、mTORC1活性の時間パターンと細胞周期制御に関する知見の獲得を進めることができた。
mTORC1を活性化させる条件を探索した。複数のmTORC1制御分子の変異体を組み合わせて細胞に一過性発現させmTORC1活性化を評価することで、mTORC1を強く活性化する変異体の組み合わせを同定した。mTORC1活性の操作法の開発を進める上で手がかりとなる知見が得られたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
mTORC1活性と細胞周期についての生細胞イメージング計測を更に進める。細胞周期依存的なmTORC1活性化のメカニズムの解明を目指し、細胞周期制御分子についての阻害剤やノックダウンの影響について解析する。今年度同定したmTORC1を活性化させるための系を用いて人為的にmTORC1活性化させた際の表現型について、計測を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
