• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

感覚神経MAPK制御のリアルタイムな可視化による線虫の環境応答行動の研究

Publicly Offered Research

Project AreaSystems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
Project/Area Number 23115706
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

冨田 太一郎  東京大学, 医科学研究所, 助教 (70396886)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords線虫 / イメージング / FRET / システムバイオロジー / カルシウムシグナル / MAPK / 塩応答
Outline of Annual Research Achievements

環境変化の情報が実際に生きた動物体内でどのような形で伝達されて、さらにど
のような情報処理が行われるのかはほとんど理解が進んでいない。生体内で生じる微弱な反応を単に眺めるだけでは、生きた動物体内で生じている情報処理のメカニズムを理解することは難しい。そこで線虫の塩応答の感覚神経ASERをモデルに、システム工学の手法とin vivoイメージングの手法とを組み合わせたアプローチによって、代表的な環境応答シグナル分子のMAPキナーゼ(MAPK)の制御機構の解明を目指した。
具体的には、動物個体にパルス状の塩濃度変化を一定の周波数で与えながら、ASER神経のMAPキナーゼ活性をFRET法でリアルタイムにモニターし、環境変化からMAPKに至る過程でどのような情報処理が行われるのかを解析した。その結果、効率よくMAPK活性化を生じさせるためには、環境からの刺激が多すぎても少なすぎてもだめで、環境変化が一定の頻度で、かつ一定の持続時間で繰り返し生じる場合に限られることが明らかになった。さらに、イメージング実験と変異体解析の結果から、細胞内カルシウムがMAPK活性化に至る情報のフィルターとして機能するメカニズムを見いだした。そこで数理モデルを用いて、細胞内でどのような情報処理をうけると実際に観察されたMAPKの挙動に至るかを計算機上でシミュレーション解析を行った。その結果、比較的単純な積分器によってカルシウムシグナルの刺激応答特性が複雑なMAPKの刺激応答特性に変換されていることを見いだした。
がんや異常免疫などの病態解明や記憶学習の鍵としてMAPK制御の理解は重要であるが、従来の遺伝学や生化学に加えて、新規の光学的なアプローチから生きた動物の単一細胞の中で生じている複雑な情報処理システムを解き明かすことに成功した点に意義がある。今後例えば疾患モデル動物にも適用ができれば非常に有効と思われる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] The temporal pattern of stimulation determines the extent and duration of MAPK activation in a Caenorhabditis elegans sensory neuron2012

    • Author(s)
      Tomida, T., Oda, S., Takekawa, M., Iino, Y., and Saito, H
    • Journal Title

      Sci Signal

      Volume: 5 Issue: 246 Pages: 76-76

    • DOI

      10.1126/scisignal.2002983

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] キナーゼ活性化のin vivoイメージングとシステムエンジニアリング的アプローチによる線虫感覚神経MAPK制御機構の解析2012

    • Author(s)
      冨田太一郎、斎藤春雄(冨田太一郎)
    • Organizer
      日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2012-12-11
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] in vivo MAPKリン酸化シグナルの可視化による線虫の感覚応答解析2011

    • Author(s)
      冨田太一郎、斎藤春雄
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2011-12-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫の環境応答行動における情報伝達の可視化~MAPKリン酸化シグナルのライブイメージング2011

    • Author(s)
      冨田太一郎、斎藤春雄
    • Organizer
      第82回日本動物学会年会
    • Place of Presentation
      旭川(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学医科学研究所 最新研究成果 生きた動物を用いて細胞内情報伝達を可視化しその動態を解明

    • URL

      http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/jp/research/papers/post_45.php

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi