2018 Fiscal Year Annual Research Report
Basic principles of biological rhythms during formation of multicellular structure
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16KT0177
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
村本 哲哉 東邦大学, 理学部, 講師 (10612575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上村 陽一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (20321599)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | ライブイメージング / 遺伝子発現動態 / シグナル伝達 / 光刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生分化過程で細胞は生体分子を基本構成要素とし、自発的に組織化し秩序形成することで、全体の形を作り上げていく。細胞性粘菌の発生分化過程では、分化誘導初期に約6分からなる転写のオン・オフの生体リズムが生じていること、また、このリズムは多細胞体形成に必須であることがわかっている。本研究では、生体リズムを特徴とする多細胞体構築プロセスを理解する目的で、1)生体リズムを制御する因子の動態解析、2)タンパク質のリン酸化状態を可視化するプローブの開発、3)生体リズムの操作を行った。
1)に関しては、転写因子に着目し細胞性粘菌のすべての転写因子のイメージング解析を行った。その結果、多細胞体構築の初期段階で約6分という短い周期で核局在化を示す新たな転写因子を同定した。この転写因子では、シグナル刺激後1, 2分でタンパク質の分子量の増加が起こるが、約 5分後には元の分子量へ戻るという翻訳後修飾が観察された。
2)に関しては、プロテインキナーゼ（PKB）の基質タンパクがリン酸化されると、蛍光タンパク質の立体構造が変化し、蛍光輝度が増減するプローブの開発を進めた。リンカーの長さや膜局在化を促進するなど複数のコンストラクトを試したが、シグナル刺激後の蛍光輝度の変化は数%しか観察できず、効率的なプローブの開発には至らなかった。
3)に関しては、光センサータンパクを細胞内に組み込むことで、細胞内シグナル伝達経路の活性化を試みた。その結果、多細胞体構築過程で光刺激を用いることで、任意の領域に生体リズムを発生させることに成功した。
以上の結果は、短周期の生体リズムにより多細胞体が構築する仕組みや原理の理解につながると期待される。
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