2022 Fiscal Year Annual Research Report
Gating mechanism of ERK and AKT in cell cycle checkpoint
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22H02625
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
青木 一洋 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (80511427)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ERK / Akt / FRET / 細胞周期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞周期進行、とくにG1-S期チェックポイント進行におけるERKとAKTの「動的ゲート機構」を解明することを目的とする。本年度は、各細胞周期におけるERKとAKTの活性の動的な変化と相互の連関哺乳類培養細胞（MCF-10A）にERKとAKTのバイオセンサー（ERK-KTR, AKT-KTR）、さらに細胞周期のセンサーを導入し、ERKとAKTの活性、さらには細胞周期の状態を可視化できるようにした。さらに、細胞株を血清や増殖因子の存在下で長期間タイムラプス観察し、各細胞周期におけるERKやAKTの活性動態を定量化した。その結果、ERKは既報のとおり確率的な活性化を示したが、Aktもほぼ同様の確率的な活性化ダイナミクスを示すことが分かった。これらの時系列データを基に、統計解析により各細胞周期における特徴的なERK活性やAkt活性の抽出を行っている。また、各種阻害剤を添加したときのERKとAKT活性の変化と細胞周期がどの時期に停止するのかを調べたところ、MEK阻害剤は既報のとおりG1期に停止させたが、AktやPI3K阻害剤はG1やS/G2期て停止させることが分かった。これらの結果から、AktはG1/S期移行だけでなく、S/G2期進行にも関与している可能性が分かった。現在、ERKとAktの活性を操作する光遺伝学ツールを開発と導入を進めている。また、得られた膨大な画像データから情報を効率よく定量化するための画像解析パイプラインの確立を進めている。
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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
おおむね計画通りに進んでいる。ERK、Akt、細胞周期マーカーを発現するMCF-10A細胞の樹立とその細胞株を用いたタイムラプスイメージングによるERK、Akt活性ダイナミクスの定量化、さらには阻害剤を用いた解析まで進めることができた。現在、光遺伝学ツールの導入と画像解析パイプラインの確立を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
光遺伝学ツールを用いたERK、Akt活性の光操作とそれによる細胞周期進行の影響を定量化する。さらに膨大なデータを含む画像解析から如何に情報を抽出するかということをすすめる必用があり、画像解析のパイプラインの構築を同時並行で進める。
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