ErbB受容体システムによる細胞外情報の検出と統合

• Project Area: Molecular interaction and modal shift of cellular sensors
• Project/Area Number: 21026031
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 佐甲 靖志 独立行政法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 主任研究員 (20215700)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2009: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: ErbB受容体 / 細胞内情報処理 / 細胞分化 / 細胞増殖 / リン酸化 / 1分子計測 / FCS

Research Abstract

哺乳類細胞の細胞膜受容体ErbB family(ErbB1～B4)とSH2, PTB蛋白質群(effector)の作る分子ネットワークが、蛋白質間の動的な相互作用を利用して、状況依存的に異なる情報を出力する機構を、生細胞での1分子可視化計測等と数理モデルによって解析することを目標として、以下の研究を行った。
1.NRGとErbB3/B4の結合反応計測:1分子計測結果に基づいてNRGとErbB3/B4の結合・解離キネティクスおよび、結合親和性を説明する数理モデル構築を行った。B3/B4の2量体形成によってNRGに対する結合速度定数、解離速度定数の異なる結合部位がダイナミックに形成されること、このダイナミクスによって結合親和性が変化し、見かけの低親和性・高親和性の2種の結合部位が現れることを示唆する結果を得た。
2.ErbBの活性化とエフェクター分子動態の計測:GFP標識したエフェクター分子(Grb2, Shc, PLCγ, PI3K等)をMCF-7に個々発現させ、細胞内の分子動態をFCS(蛍光相関スペクトル)で計測した。ほとんどのエフェクター分子は、自身の分子量より大きい見かけの分子量を持って細胞質中を拡散していることが分かったが、特にPI3Kでは真の分子量と見かけの分子量の解離が大きく、しかも、発現量が厳密に制御されていることが明らかになった。
3.ErbBとエフェクター、エフェクター間の相互作用計測:GFPとTagRFPで標識された2種のエフェクターGrb2とShcの相互作用を、FCCS(蛍光相互相関スペクトル)と1分子可視化で計測した。従来、両者はErbB1によるShcのリン酸化後に複合体を形成し、したがって同時に1分子のErbB受容体と直接・間接に相互作用されていると考えられてきたが、我々の計測では、Grb2/Shcの共局在は細胞膜では見られなかった。

Research Products

• [Journal Article] Single-molecule kinetic analysis of receptor protein tyrosine kinases. (2010)
  • Author(s): Hiroshima H., Sako, Y.
  • Journal Title: Cell Signaling Reactions : Single-molecule Kinetic Analyses Pages: 1-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-molecule analysis of molecular recognition between signaling proteins Ras and RAF. (2010)
  • Author(s): Hibino K., Sako, Y.
  • Journal Title: Cell Signaling Reactions : Single-molecule Kinetic Analyses Pages: 59-78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reduction-triggered fluorescent amplification probe for detection of endogenous RNAs in living human cells (2009)
  • Author(s): Furukawa, K., et al.
  • Journal Title: Bioconj.Chem. 20 Pages: 1026-1036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A RasGTP-induced conformational change in C-RAF is essential for accurate molecular recognition (2009)
  • Author(s): Hibino K., et al.
  • Journal Title: Biophys.J. 97 Pages: 1227-1287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞内情報伝達反応の1分子キネティクス (2009)
  • Author(s): 佐甲靖志
  • Journal Title: 生物物理 49 Pages: 184-191
  • NAID: 10025975747
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 生細胞内の1分子イメージングによる信号伝達反応の1分子キネティクス解析 (2011)
  • Author(s): 日比野佳代、佐甲靖志
  • Organizer: JSR11サテライトシンポジウム 生命現象のイメージング
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2011-01-11
• [Presentation] EGF受容体の1分子動態と会合体形成メカニズム (2010)
  • Author(s): 廣島通夫、佐甲靖志
  • Organizer: 生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] Single-molecule dynamics of cell signaling proteins (2009)
  • Author(s): Sako Y.
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 愛知県 名古屋市
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.go.jp/cell-info/
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.go.jp/cell-info/