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倍変化検出型の適応的応答ダイナミクスとその分子機構の解析

Research Project

Project/Area Number 11J10097
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bioinformatics/Life informatics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

神野 圭太  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords細胞性粘菌 / 適応 / 細胞間シグナリング / パターン形成 / FRET
Research Abstract

細胞性粘菌は、細胞外cAMPの変化に対して適応的にcAMPを合成・分泌する(cAMP応答)ことが知られている。私は、このcAMP応答が、細胞外cAMPの変化の比によってその振幅が決定されること、すなわち倍変化検出型の応答であることを発見し、その適応的意義及び分子機構の解明を目指して研究を行ってきた。平成24年度における研究の主な成果は次の様なものである。
1.cAMP応答の倍変化検出性の分子機構に関して新たな知見を得た。
cAMP応答の倍変化検出性の分子メカニズムを探るべく、cAMP合成酵素であるアデニル酸シクラーゼの上流にある、フォスファチジルイノシトール3リン酸(PIP3)に着目し、その合成量が、細胞外cAMPの刺激に対しどのように応答するかを調べた。その結果、PIP3においても倍変化検出型の応答が観察されることが分かった。この結果は、細胞内cAMPの倍変化検出型の応答が、より上流のPIP3の合成量によって制御されていることを強く示唆している。
2.cAMP応答の適応的意義を数理的に議論し、その理論の検証を行った。
昨年度までに、倍変化検出型の応答が、細胞密度に依存しない細胞間シグナリングに寄与し得ることを、数理モデルを用いて示した。本年度は、このモデルの帰結を実験的に検証し、その妥当性を示した。
3.倍変化検出型応答の機能の一般性を数理的に議論した。
細胞間シグナリングの様式が、細胞性粘菌と異なる状況を数理的に表現し、事例研究を網羅的に行った。
その結果、倍変化検出型の応答さえ仮定すれば、かなり一般的な状況においても、細胞密度依存性が無くなる、あるいは低減することが分かった。すなわち、倍変化検出型の応答と細胞密度に依存しない細胞間シグナリングの関係が普遍的なものであることが明らかになった。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2012 2011

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] Sigle-cell level analysis of adaptive cAMP synthesis in Dictyostelium discoideum2012

    • Author(s)
      Keita Kamino
    • Organizer
      FOM Institute AMOLF における公開セミナー
    • Place of Presentation
      FOM Institute AMOLF (オランダ)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-09-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Fold-change responsiveness and robust patterning in Development2012

    • Author(s)
      神野圭太
    • Organizer
      Joint symposium by JST/BBSRC Molecular Imaging and Systems Biology
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂(東京都)
    • Year and Date
      2012-01-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-cell fold-change responsiveness and robustness in biological pattern formation2012

    • Author(s)
      神野圭太
    • Organizer
      定量生物学の会
    • Place of Presentation
      名古屋大学野依学術記念館(愛知県)
    • Year and Date
      2012-01-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Robust response rescaling in cyclic AMP relay response in Dictyostelium cells2011

    • Author(s)
      神野圭太
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-12-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-cell level analysis of adaptative fold-change detection in cAMP relay response2011

    • Author(s)
      神野圭太
    • Organizer
      International Dictyostelium Conference
    • Place of Presentation
      Radisson Hotel(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2011-08-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Adaptation of cAMP relay response in single Dictyostelium cells2011

    • Author(s)
      神野圭太
    • Organizer
      Q-bio Conference on Cellular Information Processing
    • Place of Presentation
      St.John's College(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2011-08-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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