ERK経路の多細胞動態と細胞増殖制御の解明

Publicly Offered Research

Project Area	Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
Project/Area Number	25117715
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	青木一洋京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80511427)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help	¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000) Fiscal Year 2014: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000) Fiscal Year 2013: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Keywords	FRETイメージング / シミュレーション / ERK / オプトジェネティクス
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、ERK活性の振動現象と細胞増殖を統合的に説明づける数理モデル構築と、その過程を通じて細胞密度依存的なERK活性のパルス発生頻度と伝搬による効果を定量的に評価することを目的として研究を進めた。 (2-A) Raf-ERKの２因子による興奮系数理モデルの構築：RafとERKの２因子モデルを構築した。確率的に振動することから、既報のポジティブ、ネガティブフィードバック反応を組み合わせて興奮系となるモデルを構築し、実験データからパラメーターを決定した。 (2-B) ERK活性パルスを確率的に発生するパルスモデルの構築：確率的にERK活性パルスを発生させるために、オイラー丸山法でRaf-ERKモデルを確率微分方程式にした。ドリフトパラメーターの強度は、１細胞におけるERK活性の平均的なパルス間間隔を再現するように決定した。 (2-C) 結合振動子系によるERK活性伝搬機構を加味した多細胞モデルへの拡張：多細胞動態を加味するために、上述のRaf-ERKモデルに結合振動子系による結合項を加えた。多細胞の配置は、単純にn * n個（n = 1,2,3,…）の正方形に配置し、隣接する細胞のERK活性と自分のERK活性の差分を認識して、自分のERK活性へ補正する、というモデルを作成した。これらを含むモデルにより、細胞密度依存的なERK活性振動の周波数変化は、ERK活性頻度による影響がERK活性伝搬よりも主として寄与することが明らかになった。さらに、トランスジェニックマウスを用いた解析から、マウス個体内においてもERK活性が振動、伝搬することを見出した。
Research Progress Status	26年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	26年度が最終年度であるため、記入しない。