2018 Fiscal Year Annual Research Report
Programmable Biocomputing Systems for Organelle Morphology
Publicly Offered Research
| Project Area | Toward an integrative understanding of functional zones in organelles |
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| Project/Area Number |
18H04854
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
宮本 崇史 筑波大学, 医学医療系, 助教 (50740346)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | オルガネラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) ミトコンドリア外膜上におけるAMPKゾーンの解析
AMP-activated protein kinase (AMPK)は細胞質や様々なオルガネラ膜上に局在する基質をリン酸化することで、多彩な細胞機能の制御に関与している。しかしオルガネラ膜上に存在する複数の基質をどのようにして選択的にリン酸化しているのかは十分に理解されていない(Herzig and Shaw. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018)。そこで我々はミトコンドリア膜上におけるAMPKの活性レベルをgenetically-encoded FRET biosensor (Miyamoto et al. Cell Rep. 2015)を用いて高い空間分解能で可視化する手法の開発を行った。その結果、ミトコンドリア外膜上におけるAMPKの活性レベルは不均一であることを見出した。これは、AMPKは少なくともミトコンドリア外膜上においては特定の活性領域（AMPKゾーン）を形成していることを示唆する初めての発見であり、AMPKの基質選択メカニズムの解明につながると考えている。
(2) オルガネラの形態操作法iCOMの開発
オルガネラは細胞内で複雑な構造を形成しており、その形はオルガネラの機能と関連していることが知られている。しかしオルガネラの形態自体にどういった生物情報がコードされているのかは十分に理解されていない。そこで我々は秒から分のオーダーでオルガネラの形態を変化させることができるinducible Counter Organelle Morphology (iCOM)の開発を行った。その結果、ミトコンドリアや小胞体の形態を様々な別の形へ変える手法の開発に成功した。
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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
当初の予定通り、オルガネラの形態を変化させることができるactuatorsの開発に成功している。またAMPKに関しても、オルガネラ膜上における活性レベルの不均一性を可視化することに成功している。
従って、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
オルガネラの形態操作により、細胞内の情報がどのように変化するのかを検討する。
AMPKに関しては、どのような情報素子がAMPKのオルガネラ膜上における活性レベルの不均一性を生み出しているのかを検討する。
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