2013 Fiscal Year Research-status Report
細胞極性形成におけるポジティブフィードバック機構の１分子イメージング解析
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25871120
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
松岡 里実 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (00569733)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 細胞極性 / １分子イメージング / PTEN / PI(3,4,5)P3 / 自己組織化 / 細胞性粘菌 |
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| Research Abstract |
本研究では、細胞の前後極性形成に働くポジティブフィードバックの分子メカニズムを解明するために、PIP3脱リン酸化酵素であるPTENの細胞膜上での挙動を1分子レベルで解析し、PTENの細胞膜への局在に対するPIP3 による抑制作用を説明する数理モデルを構築する。PIP3とPTENは移動運動する細胞の前後を決定するシグナル分子であり、これらは自己組織化的に細胞膜上で相互排他的に分布する。本年度は、PTENの分子集団レベルでのイメージングによって細胞内局在を定量的に解析し、細胞膜の平均的なPIP3レベルを人為的に変化させると、これに依存してPTENの細胞内局在が変化することを明らかにした。PIP3レベルが高いとPTENが細胞膜から排除されたことから、ポジティブフィードバックが働くことが示唆された。次に、これらのPIP3レベルの異なる細胞において、細胞膜に結合しているPTEN分子を１分子イメージングによって可視化し挙動を統計的に解析した。細胞膜解離キネティクスの解析の結果、PIP3の脱リン酸化によってPTENの細胞膜解離が促進されることが明らかとなった。また、細胞膜上での2次元拡散の解析の結果、脱リン酸化活性に非依存的にPIP3によって拡散の遅い安定結合状態が抑制されることがわかった。これらの結果を統合し、細胞膜に結合してから解離するまでに起こるPTEN の状態遷移を説明する数理モデルを構築した。PIP3結合能および脱リン酸化酵素活性を欠損する変異型PTENの場合の数理モデルと比較した結果から、PIP3 脱リン酸化の前後で細胞膜解離速度定数が変化すること、PIP3レベルに依存して安定結合状態への遷移速度定数が変化することが明らかとなった。構築した数理モデルによってPIP3レベルが高いとPTENの細胞膜結合時間が短縮されることが示唆され、PTENの細胞膜局在に対するPIP3による抑制の分子メカニズムを明らかにできた。
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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
全ての研究計画を予定通りに進める事が出来たため。
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| Strategy for Future Research Activity |
生きた細胞内でのPTENの1分子イメージングおよび分子挙動の統計解析について、追試を重ねることで、数理モデルにおける各種パラメータの推定精度を上げる。これにより、より信頼性の高い数理モデルの構築に繋げる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度の研究において、計画していたより早期に数理モデル構築の目処が立ったのでこれに集中し、計画よりも実験回数が減ったため。
次年度の研究において、数理モデルの精度を上げるために、本年度に行う予定であった実験も行うことで使用する。
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Research Products
(3 results)
