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2016 Fiscal Year Research-status Report

NF-κBの振動による細胞制御の原理の解明

Research Project

Project/Area Number 15KT0084
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

岡田 眞里子  大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (10342833)

Project Period (FY) 2015-07-10 – 2018-03-31
Keywordsシグナル伝達 / 数理モデル / 時空間動態 / 転写制御 / オミクス解析
Outline of Annual Research Achievements

1. NF-κB転写制御の解明を目的として、昨年に引き続き、遺伝子発現およびChIPシーケンス解析を行った。抗IgM抗体で刺激したマウス初代免疫B細胞を用いて、次世代シーケンスデータを取得し、以下のデータの情報統合解析を進めた。(1) mRNAシーケンス:刺激後6時間までの時系列データ (2) ChIPシーケンス:刺激1時間後のNF-κB(RelA p65)およびヒストンアセチル化(H3K27Ac転写活性化)(3)ATACシーケンス:刺激1時間後のクロマチンの開閉状態
これらの結果から、ヒストン修飾の解析より、抗原刺激によってH3K27Ac修飾が密に生じるDNA領域が決定された。この領域を調べると、クロマチンが開き、NF-κBの結合が有意に高いことが示唆された。また、これらの遺伝子のいくつかは、時系列遺伝子発現により、振動挙動を示すことが明らかになった。これらの解析結果から、抗原刺激の初期段階において、NF-κB結合により、B細胞のDNAの高次構造が大きく変化すること、その際、遺伝子が振動状態を示す何らかの構造が存在することが示唆された。
2. 細胞イメージングにより、NF-κBの動態計測を進めた。現在、細胞およびNF-κBの蛍光ラベル化の改善を図っている。
3.  B細胞の実験データを用い、NF-κBシグナル伝達系の連続微分方程式モデルの構築およびシミュレーションを行った。このモデルは論文として発表した(Inoue et al. Oscillation dynamics underlies functional switching of NF-κB for B cell activation. npj Systems Biology & Application 16024, doi:10.1038/npjsba.2016.24, 2016)。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

次世代シーケンスの情報学的解析で興味深い結果が得られた。モデルおよびシミュレーションは予想よりも早く良い結果を得ることができた。
イメージングングに関しては、ラベル化や培養条件など、定量的な生細胞観察のためには試行錯誤が必要である。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の推進方策
(1)遺伝子発現データからのNF-κB依存的な振動遺伝子発現制御の予測
(2)イメージング解析によるNF-κBの動態解析
(3)上記データをあわせ、数理解析によるNF-κB振動による遺伝子発現制御の仕組みの解明

Causes of Carryover

購入しようとしていた試薬の納期が間に合わなかったため

Expenditure Plan for Carryover Budget

目的試薬の購入に当てる予定である

  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Los Angels/University of Texas, Austin/University of Chicago(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Los Angels/University of Texas, Austin/University of Chicago
  • [Int'l Joint Research] University College Dublin(アイルランド)

    • Country Name
      IRELAND
    • Counterpart Institution
      University College Dublin
  • [Int'l Joint Research] Imperial College London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Imperial College London
  • [Int'l Joint Research] National Taiwan University/Academia Sinica(台湾)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      National Taiwan University/Academia Sinica
  • [Journal Article] Current Status of Mathematical Modeling of Cancer; From the Viewpoint of Cancer Hallmarks.2017

    • Author(s)
      Magi S, Iwamoto K, Okada-Hatakeyama, M.
    • Journal Title

      Current Opinion in Systems Biology.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Oscillation dynamics underlies functional switching of NF-κB for B cell activation.2016

    • Author(s)
      Inoue K, Shinohara H, Behar M, Yumoto N, Tanaka G, Hoffmann A, Aihara K, Okada-Hatakeyama M
    • Journal Title

      npj Systems Biology & Application

      Volume: 2 Pages: 16024

    • DOI

      doi:10.1038/npjsba.2016

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Stimuli-dependent expression of Inhibitor of Apoptosis Protein prolongs the duration of B cell signaling.2016

    • Author(s)
      Shinohara H, Inoue K, Yumoto N, Nagashima T, Okada-Hatakeyama M.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 27706

    • DOI

      10.1038/srep27706

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Mathematical modeling for quantitative understanding of cellular network.2016

    • Author(s)
      Mariko Okada
    • Organizer
      Japan-Korea Bilateral Symposium on Multi-scale Structural Biology.
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府・吹田市)
    • Year and Date
      2016-12-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動的セントラルドグマの計算的予測と実験検証.2016

    • Author(s)
      岡田眞里子
    • Organizer
      第39回 日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-30
  • [Presentation] ダイナミクスの分解と合成による細胞ネットワークの理解2016

    • Author(s)
      岡田眞里子
    • Organizer
      「細胞を創る研究会9.0」
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • Year and Date
      2016-11-21
    • Invited
  • [Presentation] Multiple-scale cooperativity in signal-transcription network for cellular commitment.2016

    • Author(s)
      Mariko Okada
    • Organizer
      Trans-Omics: New Approaches in Biology and Medicine 2016
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-11-02 – 2016-11-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 数理モデルを用いたプロテオーム・オミクスデータの統合とNF-kBの分子機能2016

    • Author(s)
      岡田眞里子
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-27
  • [Presentation] システムバイオロジーを用いた免疫シグナル・エピジェネティクスネットワークの理解2016

    • Author(s)
      岡田眞里子
    • Organizer
      第372回CBI学会講演会 システムバイオロジーの最新動向.
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-05-24
    • Invited
  • [Presentation] Experimental and modeling analysis of signal transduction network in mammalian cells.2016

    • Author(s)
      Okada-Hatakeyama M
    • Organizer
      2016 A3 Workshop on Interdisciplinary Research Connecting Mathematics and Biology.
    • Place of Presentation
      北京(中国)
    • Year and Date
      2016-04-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental and mathematical analysis of signaling network.2016

    • Author(s)
      Okada-Hatakeyama M
    • Organizer
      Lecture at National Taiwan University
    • Place of Presentation
      台北(台湾)
    • Year and Date
      2016-04-14
    • Invited
  • [Presentation] Switch-like activation of transcription factors in cell decision program.2016

    • Author(s)
      Okada-Hatakeyama M
    • Organizer
      Lecture at Academia Sinica
    • Place of Presentation
      台北(台湾)
    • Year and Date
      2016-04-13
    • Invited
  • [Remarks] 大阪大学 蛋白質研究所 細胞システム研究室

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/cell_systems/

  • [Remarks] 理化学研究所 統合生命医科学研究センター 統合細胞システム研究チーム

    • URL

      http://csb.rcai.riken.jp/?page_id=22

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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