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ライブイメージング並列化が拓く細胞質の混み合いと細胞機能を繋ぐ機構の総覧と解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ3189
補助金の研究課題番号 21J01354 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
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(機構直轄研究施設)

研究代表者

杉山 博紀  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, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード分裂酵母 / マイクロ流体デバイス / サイクリン依存性キナーゼ / ライブイメージング / CDK / CDK活性 / 細胞周期 / スクリーニング
研究開始時の研究の概要

ライブイメージングは系の動的な動作原理を理解するうえで、強力な研究ツールである。他方、ある機能の分子機構に迫るためには遺伝学的な解析が不可欠である。本研究ではマイクロ流体デバイス(MFD)を利用することで、これらの二つの研究戦略を緊密に連携させた実験系の創出に取り組む。これを利用することで、系の動的な挙動に基づく遺伝学的スクリーニングへの道を拓くことで、細胞機能の動的な動作原理を一気通貫に解明するプラットフォームを構築することを目指す。

研究実績の概要

本研究では、マイクロ流体デバイス(MFD)による分裂酵母の並列ライブイメージングと、そこからの選択的回収を基盤技術として、系の動的振舞いに基づくスクリーニング法の開発を、達成すべき技術的展開として位置付けた。
初期検討において、当初のデバイス設計や運用法では問題が生じることが分かり、新たに構想した捕捉原理・回収原理の検討を進めた。選択的回収技術については、複数検討していたうちの、光遺伝学を利用した方策について、実用化に向けた取り組みを本格化することができた。本研究課題の期間内に明確な科学的成果として結実させるには至らなかったものの、この回収戦略は、当初想定したよりも幅広い応用先へと展開できる手ごたえがあった。現在、独立の研究プロジェクトとして立案し、研究を進めている。
他方、ライブイメージングのケーススタディとして始めた、細胞周期制御の主要因子であるCDK(サイクリン依存性キナーゼ)の活性をライブイメージングする実験系が、新規バイオセンサーの開発という成果自体も含め、当初予想したよりも重要な生物学的知見を与えることがわかってきた。具体的には、分裂酵母がG2期からM期に移行するタイミングが、あるCDK活性の定量的な閾値によって制御されていることを明らかにした。本成果は最終的に、Developmental Cell誌に2024年1月付で公開された。本成果は、細胞周期の動的な制御原理を解明しようとする現在の国際的な研究潮流を鑑みると、それらの研究を加速する呼び水となることが予想された。そこで国内外の複数の学会において口頭発表するなど積極的に公開した。現在、複数研究室からの供与依頼があり、特にそのうちの一部は国際共同研究に発展し、現在論文執筆中である。また、海外研究機関でのセミナーにおける招待講演の依頼されるなど、本研究課題を通じて、国際的に競争力のある成果をだせたものと考えている。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Live-cell imaging defines a threshold in CDK activity at the G2/M transition2024

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Goto Yuhei、Kondo Yohei、Coudreuse Damien、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 59 号: 4 ページ: 545-557.e4

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2023.12.014

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemogenetic Manipulation of Endogenous Proteins in Fission Yeast Using a Self-Localizing Ligand-Induced Protein Translocation System2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Akinobu、Goto Yuhei、Sugiyama Hironori、Tsukiji Shinya、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 18 号: 12 ページ: 2506-2515

    • DOI

      10.1021/acschembio.3c00478

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live-cell imaging provides direct evidence for a threshold in CDK activity at the G2/M transition2023

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Goto Yuhei、Kondo Yohei、Coudreuse Damien、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: preprint ページ: 1-37

    • DOI

      10.1101/2023.03.26.534249

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Quantitative Understanding of Cell Cycle Regulation through Live Imaging of CDK Activity2024

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Yuhei Goto, Yohei Kondo, Damien Coudreuse, Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      Invited Seminar at Academia Sinica
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞周期ネットワーク理論解析により判明したCDK-サイクリンの独立制御2023

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀, 山内悠平, 後藤祐平, 望月敦史, 青木一洋
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Unveiling CDK Activity Dynamics and Cell Cycle Progression in Fission Yeast Using a FRET Biosensor2023

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Yuhei Goto, Yohei Kondo, Damien Coudreuse, Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      12th Salk Institute Cell Cycle Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 外部形態制御された分裂酵母スフェロプラストを用いた分裂位置決定機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀, 後藤祐平, 青木一洋
    • 学会等名
      第203回 酵母細胞研究会例会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] G2/M期移行はCDK活性の閾値によって規定される2023

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀, 後藤祐平, 近藤洋平, 青木一洋
    • 学会等名
      第75回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Live-cell imaging provides direct evidence of the threshold for CDK activity at the G2/M phase transition2023

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Yuhei Goto, Yohei Kondo, Damien Coudreuse, Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      11th International Fission Yeast Meeting POMBE 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CDK活性ライブイメージングによる細胞周期制御の定量的理解2022

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀, 後藤祐平, 近藤洋平, 青木一洋
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Live imaging of CDK activity by FRET biosensor in fission yeast Schizosaccharomyces pombe2022

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Yuhei Goto, Yohei Kondo, Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      BRITISH YEAST GROUP 2022: FROM GENOMES TO CELLS
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CDK活性のライブイメージングによる,分裂酵母Schizosaccharomyces Pombeの動的な細胞周期制御の特徴づけ2022

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀, 後藤祐平, 青木一洋
    • 学会等名
      第74回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 分裂酵母 Schizosaccharomyces pombe のCDK 活性ライブイメージング2021

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀, 後藤祐平, 青木一洋
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム 第54回研究報告会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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