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ERKシグナルによるG1-S期チェックポイントの閾値決定機構の定量的な理解

研究課題

研究課題/領域番号 18H02444
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分44010:細胞生物学関連
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究

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(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (80511427)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードERK / Akt / 光遺伝学 / 細胞周期 / チェックポイント / RB / FRET / G1-S期チェックポイント / イメージング / G1/S / サイクリン / CDK
研究成果の概要

細胞が分裂するかしないかを決定する細胞周期は生命にとって必要不可欠なメカニズムである。本研究では、細胞増殖因子の下流で活性化するERKとAktの活性を生細胞イメージングにより1細胞レベルで可視化し、それぞれの動態の細胞周期に及ぼす影響を解析した。その結果、①AktはERKと同様に確率的に活性化する発火現象を示すこと、②ERKとAktの活性に強い相関があるが、S期においてERKとAktの活性が相関しない部分があること、③Akt活性はS期/G2期の短縮に必要であること、④ERKとAktの両方の活性がないと細胞質分裂を伴わない細胞周期進行であるendocyclingが起きること、などが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞の分裂、増殖は胚発生や再生といった生理的なプロセスと悪性腫瘍の増殖といった病理的な側面で起こる現象であり、細胞分裂を制御する細胞周期の理解は極めて重要である。本研究では、ERKとAktというどちらも多くの悪性腫瘍細胞で活性化が認められるシグナル伝達分子の細胞周期の役割を生細胞イメージングによってアプローチした研究であり、これまで知られていない結果を得ることができた。特に、Aktの細胞周期における役割のいくつかを今回の研究で明らかにすることができたことは今後の悪性腫瘍の治療戦略を考えるうえで重要になってくるものと考える。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 6件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 13件)

  • [雑誌論文] Visualization and Manipulation of Intracellular Signaling2021

    • 著者名/発表者名
      Goto Yuhei、Kondo Yohei、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 1 ページ: 225-234

    • DOI

      10.1007/978-981-15-8763-4_13

    • ISBN
      9789811587627, 9789811587634
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CDCP1 promotes compensatory renal growth by integrating Src and Met signaling2021

    • 著者名/発表者名
      Kajiwara Kentaro、Yamano Shotaro、Aoki Kazuhiro、Okuzaki Daisuke、Matsumoto Kunio、Okada Masato
    • 雑誌名

      Life Science Alliance

      巻: 4 号: 4 ページ: 202000832-202000832

    • DOI

      10.26508/lsa.202000832

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hierarchical modeling of mechano-chemical dynamics of epithelial sheets across cells and tissue2021

    • 著者名/発表者名
      Asakura Yoshifumi、Kondo Yohei、Aoki Kazuhiro、Naoki Honda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 4069-4069

    • DOI

      10.1038/s41598-021-83396-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Signaling, Deconstructed: Using Optogenetics to Dissect and Direct Information Flow in Biological Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Farahani Payam E.、Reed Ellen H.、Underhill Evan J.、Aoki Kazuhiro、Toettcher Jared E.
    • 雑誌名

      Annual Review of Biomedical Engineering

      巻: 23 号: 1 ページ: 61-87

    • DOI

      10.1146/annurev-bioeng-083120-111648

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3DeeCellTracker, a deep learning-based pipeline for segmenting and tracking cells in 3D time lapse images2021

    • 著者名/発表者名
      Wen Chentao、Miura Takuya、Voleti Venkatakaushik、Yamaguchi Kazushi、Tsutsumi Motosuke、Yamamoto Kei、Otomo Kohei、Fujie Yukako、Teramoto Takayuki、Ishihara Takeshi、Aoki Kazuhiro、Nemoto Tomomi、Hillman Elizabeth MC、Kimura Koutarou D
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.59187

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A microtubule-LUZP1 association around tight junction promotes epithelial cell apical constriction2020

    • 著者名/発表者名
      Yano Tomoki、Tsukita Kazuto、Kanoh Hatsuho、Nakayama Shogo、Kashihara Hiroka、Mizuno Tomoaki、Tanaka Hiroo、Matsui Takeshi、Goto Yuhei、Komatsubara Akira、Aoki Kazuhiro、Takahashi Ryosuke、Tamura Atsushi、Tsukita Sachiko
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 40 号: 2

    • DOI

      10.15252/embj.2020104712

    • URL

      https://localhost/en/publications/5b8a970c-0f27-4635-b2eb-3af07674acb9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of Phycocyanobilin Synthesis for Genetically Encoded Phytochrome-Based Optogenetics2020

    • 著者名/発表者名
      Uda Youichi、Miura Haruko、Goto Yuhei、Yamamoto Kei、Mii Yusuke、Kondo Yohei、Takada Shinji、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 15 号: 11 ページ: 2896-2906

    • DOI

      10.1021/acschembio.0c00477

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ERK-mediated mechanochemical waves direct collective cell polarization.2020

    • 著者名/発表者名
      Hino N, Rossetti L, Marin-Llaurad A, Aoki K, Trepat X, Matsuda M, Hirashima T.
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 53 号: 6 ページ: 646-660

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2020.05.011

    • NAID

      120006876575

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineering orthogonal, plasma membrane-specific SLIPT systems for multiplexed chemical control of signaling pathways in living single cells2020

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Nakamura, Choji Oki, Kenya Kato, Satoko Fujinuma, Gembu Maryu, Keiko Kuwata, Tatsuyuki Yoshii, Michiyuki Matsuda, Kazuhiro Aoki, Shinya Tsukiji
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 15 号: 4 ページ: 1004-1015

    • DOI

      10.1021/acschembio.0c00024

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved secretion of glycoproteins using an N-glycan-restricted passport sequence tag recognized by cargo receptor2020

    • 著者名/発表者名
      Yagi Hirokazu、Yagi-Utsumi Maho、Honda Rena、Ohta Yusaku、Saito Taiki、Nishio Miho、Ninagawa Satoshi、Suzuki Kousuke、Anzai Takahiro、Kamiya Yukiko、Aoki Kazuhiro、Nakanishi Mahito、Satoh Tadashi、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15192-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-cell quantification of the concentrations and dissociation constants of endogenous proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Akira T Komatsubara, Yuhei Goto, Yohei Kondo, Michiyuki Matsuda, Kazuhiro Aoki
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 294 号: 15 ページ: 6062-6072

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.007685

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-to-Cell Heterogeneity in p38-Mediated Cross-Inhibition of JNK Causes Stochastic Cell Death2018

    • 著者名/発表者名
      Miura Haruko、Kondo Yohei、Matsuda Michiyuki、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 24 号: 10 ページ: 2658-2668

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.08.020

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Composite regulation of ERK activity dynamics underlying tumour-specific traits in the intestine2018

    • 著者名/発表者名
      Muta Yu、Fujita Yoshihisa、Sumiyama Kenta、Sakurai Atsuro、Taketo M. Mark、Chiba Tsutomu、Seno Hiroshi、Aoki Kazuhiro、Matsuda Michiyuki、Imajo Masamichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 2174-2174

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04527-8

    • NAID

      120006488609

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Live-cell Imaging with Genetically Encoded Protein Kinase Activity Reporters2018

    • 著者名/発表者名
      Maryu G, Miura H, Uda Y, Komatsubara AT, Matsuda M, Aoki K
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 43 号: 1 ページ: 61-74

    • DOI

      10.1247/csf.18003

    • NAID

      130006725957

    • ISSN
      0386-7196, 1347-3700
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visualization and manipulation of cell signaling and cell fates.2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      Virtual Workshop: Cell State Transitions: Approaches, Experimental Systems and Models
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光イメージングを用いた細胞内シグナル伝達系の可視化・定量化・操作2020

    • 著者名/発表者名
      青木 一洋
    • 学会等名
      NCU Life Science Seminar
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Live-cell quantification of the concentration and dissociation constant of endogenous proteins by a combination of CRISPR/Cas9 genome editing and FCS/FCCS.2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      Interface between Immunology & Quantitative Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞内シグナル伝達系の 可視化、定量化、光操作2019

    • 著者名/発表者名
      青木一洋
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー がん研究の新機軸
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生細胞イメージングによる細胞内シグナル伝達系の可視化、定量化、操作2019

    • 著者名/発表者名
      青木一洋
    • 学会等名
      第9回光科学異分野横断萌芽研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生細胞イメージングによるJNK活性の細胞間不均一性と確率的な細胞死の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      青木一洋
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子技術と生細胞イメージングによる内在性分子濃度と解離定数の定量化2019

    • 著者名/発表者名
      青木一洋
    • 学会等名
      第60回日本組織細胞化学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization and manipulation of cell signaling2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      The 2nd NIBB-Princeton Joint Symposium Imaging and Quantitative Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イメージングによる細胞内シグナル伝達の定量化と操作2019

    • 著者名/発表者名
      青木一洋
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞集団運動と非平衡輸送現象の接点2019

    • 著者名/発表者名
      青木 一洋
    • 学会等名
      定量生物学の会第9回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内シグナル伝達系の可視化と光操作2018

    • 著者名/発表者名
      青木 一洋
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 実験と数理モデルによる2018

    • 著者名/発表者名
      青木 一洋
    • 学会等名
      第15回 生物数学の理論とその応用 -次世代の数理科学への展開-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞間のERK活性伝搬による細胞集団運動の制御と光操作2018

    • 著者名/発表者名
      青木 一洋
    • 学会等名
      細胞を創る研究会11.0
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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