| 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 | 情報量 / ERK / EGFR / 細胞性粘菌 / 走化性 / EGF / 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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| 研究成果の概要 |
本研究において、我々は「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」ことを目的として研究を進めた。哺乳類培養細胞の上皮細胞増殖因子情報伝達系や細胞性粘菌の走化性情報伝達系を研究材料とし、リガンド-受容体-細部尾内情報伝達系の流れを特徴化し、定量化することに成功した。さらに、多様なリガンドの細胞内情報伝達系による符号化原理を明らかにするため、GPCR情報伝達系に着目し、下流のシグナル伝達分子の動的な変動が情報を符号化しているということを示すデータを得た。最後に、多様な情報と細胞機能のリンクを明らかにすべく、細胞周期や細胞性粘菌の走化性情報伝達の情報伝達と機能の関係を定量的に示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
真核生物の細胞内情報伝達系の理解は、ゲノム解読や分子生物学の進展により飛躍的に進んだ。その結果、情報伝達分子や反応ネットワークの全体像が明らかになりつつある。一方で、既存の研究では理解できない問題も残されている。本研究は、なぜ細胞はシグナル/ノイズ比が低い環境でも適切な運命決定を行うことができるのか、細胞はどのようして多種多様なリガンド刺激の情報を少数の細胞内情報伝達経路で情報処理できているのか、細胞内情報伝達分子のネットワーク構造がどれくらいの情報処理特性を持ち、それがどれくらい最適化されているのか、といった未解明の問題にある程度答えることができた。学術的、社会的にも意義深いと言える。
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