2022 Fiscal Year Research-status Report
細胞内タンパク質動態と細胞応答の１細胞同時計測で解き明かす情報伝達機構の基本原理
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21K06097
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福岡 創 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (50447190)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大腸菌 / 走化性 / FRET / 蛍光イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸菌は小さな細胞の中に，高等生物と同じようなセンシング能，情報処理能，運動能を有しているが，単純な大腸菌ですら，細胞の応答を細胞内でのタンパク質動態（局在，活性，分子数，相互作用）として理解するには至っていない．本研究は１細胞内FRETや走化性タンパク質の細胞内動態と共に，最終出力のべん毛モーター回転を同時計測することで，大腸菌１細胞における情報伝達を，細胞内のタンパク質動態と細胞応答の相関関係を直接的に理解し，情報伝達の基本原理を細胞内のタンパク質動態レベルで明らかにすることを目的としている．R4年度の研究では，本研究の目的のために，（１）FRETによる細胞内情報伝達タンパク質（CheYp）濃度とべん毛モーターの同時計測，また，（２）走化性タンパク質CheBの細胞内動態とのべん毛モーターの同時計測により，走化性応答時における細胞内タンパク質の動態と実際の細胞応答の相関関係を明らかにすべく計測を続けている．現在（２）の成果を論文発表するために準備を行っている．また我々は，（３）無刺激環境下（定常状態）において，細胞極にクラスター化した受容体の自発的な活性化／不活性化がCheYp濃度の揺らぎを生じさせている．我々は，走化性システムのリセットを担うCheR/CheBを介した受容体のメチル化レベルの変動が，この受容体クラスターの自発的な活性化／不活性化を生じさせていることを明らかにし，この成果を論文としてJournal of bacteriologyに発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請時の研究計画の通り，１）FRETによる細胞内情報伝達タンパク質（CheYp）濃度とべん毛モーターの回転方向を同時にモニターする系，ならびに２）走化性タンパク質CheBの細胞内動態の計測により受容体活性をイメージング可能な系を確立し，これらの計測によって走化性応答時における細胞内タンパク質の動態と実際の細胞応答の相関関係を明らかにすべく研究を続けている．２）の内容については，その成果を論文として発表するための準備を行なっている．また３）走化性システムによる受容体クラスターのメチル化ベルを変動させることによって，受容体クラスターの自発的活性化／不活性を引き起こし，それによって，無刺激環境下における細胞遊泳を制御していることを明らかにしたが，R4年時にその成果を論文としてJournal of bacteriologyに発表した．
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| Strategy for Future Research Activity |
R5年度は，まず研究実績の概要に記述した研究成果（２）走化性タンパク質CheBの細胞内動態とのべん毛モーターの同時計測についての論文を国際科学雑誌へ投稿し採択を目指す．また研究成果（１）FRETによるCheYp濃度と細胞応答の同時計測の結果についても，論文化の準備を進める．（１）および（２）で得られた成果を基に，細胞外刺激に対する情報伝達を（誘引刺激・忌避刺激に対する応答，またそれらに対する適応過程），細胞内タンパク質の動態と実際の細胞応答の同時計測によって，両者の相関関係を定量解析し，生命に普遍的な細胞内情報伝達の基本原理を，細胞内のタンパク質動態レベルで明らかにしていく．
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| Causes of Carryover |
研究実績の概要に記述した研究成果（３）CheR/CheBを介した受容体のメチル化レベルの変動による走化性受容体クラスターの自発的な活性化／不活性化の制御，それによる無刺激環境下での細胞遊泳制御についての研究が大きく前進したため，研究（１）（２）の実施よりも先行させて，その研究成果の論文発表を急いだため．R5年度は研究（１）（２）を前進させるために物品購入，成果発表のための旅費，論文投稿料等に使用する．
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