Optical control of MAPK signaling for understanding of cell-fate decision mechanisms

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K07304
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: TOMIDA Taichiro 東邦大学, 医学部, 講師 (70396886)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 炎症 / キナーゼ / イメージング / 光遺伝学

Outline of Final Research Achievements

The spatial and temporal variation of intracellular signaling may play role in determining cell fates by inducing different cellular functions.In this study, the dynamics of intracellular kinases in living cells was investigated by developing the novel tools to quantitatively evaluate and control kinase activity for understanding its physiological significance. It was found that inflammatory IL-1beta stimuli elicits JNK activity only transiently because of the negative feedback inhibitory mechanism lying downstream of p38. In addition, optical control of p38 activity in living cells was achieved by developing a new tool which is composed of light-responsive domains and a kinase domain.

Free Research Field

生理学、薬理学、分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光を用いて生きた細胞内の情報伝達機構を解析する手法の開発が世界的に盛んに行われており、身体の部位特異的に遺伝子操作や細胞機能を制御することが可能になりつつある。光による神経活動操作法が開発されて以来、光操作は神経科学研究などに多用されているものの、細胞内シグナルを直接的に光で制御するものは少なく、がんや免疫異常などの治療法探索に資する光操作技術は十分ではない状況である。本研究では世界に先駆けてMAPK活性操作手法の開発に取り組み、炎症応答や細胞ストレスの中心経路であるp38経路の活性制御手法の実現に成功した。また、JNK活性の可視化によりp38とJNKに新しい連関機構を見出すことにも成功した。