| 研究領域 | 情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05798
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設) |
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研究代表者 |
青木 一洋 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 教授 (80511427)
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| 研究分担者 |
松岡 里実 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (00569733)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
161,720千円 (直接経費: 124,400千円、間接経費: 37,320千円)
2023年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円)
2022年度: 32,500千円 (直接経費: 25,000千円、間接経費: 7,500千円)
2021年度: 29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円)
2020年度: 32,760千円 (直接経費: 25,200千円、間接経費: 7,560千円)
2019年度: 36,010千円 (直接経費: 27,700千円、間接経費: 8,310千円)
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| キーワード | EGF / EGFR / ERK / 情報量 / １分子イメージング / FRET / 情報理論 / 細胞内情報伝達 / FRETイメージング / 1分子イメージング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は「真核生物の細胞内情報伝達系の情報処理特性を明らかにする」ことを目的とする。「リガンド-受容体-細胞内情報伝達系における情報の流れの特徴化と定量化」、「多様なリガンドの細胞内情報伝達系による符号化原理」、「細胞内情報伝達系の不均一性と細胞機能の情報の物理学」の３つの具体的な課題を通じて、分子から細胞までの階層における「細胞内情報伝達系の情報の物理学」の展開を目指す。情報処理のコストと限界を明らかにし、細胞内情報伝達系の設計原理といった既存の研究を超える根源的かつ生物学的にも重要な問いに挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
本研究のテーマは真核生物の細胞内情報伝達系の情報処理特性である。真核生物の細胞内情報伝達系について、情報伝達分子や反応のネットワークの全体像が明らかになりつつある。一方で、既存の研究のフレームワークでは理解できない細胞内情報伝達系の問題も数多く残されており、情報・通信の分野で研究されてきた情報理論を用いたアプローチによる解決が期待されてきた。本研究では、分子から細胞にわたる情報処理特性を情報という視点から解析することで、既存の生物学にはない情報量という物理量を定量化する。このような独自のアプローチにより、情報伝達系の設計原理を明らかにする。
本年度は、(1)CDK活性の可視化と細胞周期進行の分子機構解明と、(2)多様なリガンドの細胞内情報伝達系による符号化原理、の２つのテーマに関しては解析を進めた。(1)に関しては、CDK活性を高感度に検出できるFRETバイオセンサーを開発し、分裂酵母と培養細胞でCDKの活性の可視化に成功した。また分裂酵母の解析から、CDK活性がある閾値を超えることでG2/M期移行が起きることを定量的に示すことができた。本研究はDevelopmental Cell誌に受理された。(2)に関しては、GPCRの下流シグナルであるcAMP, Ca, ERK, RhoAの時系列を効率よく定量化する実験系を樹立した。現在、70種類ものGPCRをリガンド刺激したときの下流シグナルを定量化し、解析を行っている。さらに、ドーパミン状態とセロトニン受容体のシグナル伝達に注目した解析結果をまとめて論文投稿を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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