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2018 年度 実績報告書

数理解析に基づくMAPKシグナルと生命機能制御機構の解明

計画研究

研究領域数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解
研究課題/領域番号 16H06574
研究機関東京大学

研究代表者

武川 睦寛  東京大学, 医科学研究所, 教授 (30322332)

研究分担者 上野 匡  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (60462660)
石谷 隆一郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (90361568)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワードシグナル伝達 / キナーゼ / ストレス応答 / がん / 免疫応答 / アポトーシス / 遺伝子発現制御
研究実績の概要

ヒト細胞には、主に増殖因子によって活性化され細胞増殖に作用するERK経路と、様々な環境ストレス刺激に応答して生体のストレス応答(アポトーシス、細胞周期停止、サイトカイン産生など)を制御するp38/JNK経路という複数のMAPK経路が存在する。細胞運命を決定し、生体の恒常性維持に関わるこれらMAPK経路の制御異常が、癌や自己免疫疾患、神経変性疾患をはじめとする様々な難治性疾患の病因・病態に深く関与することが知られている。しかしながら、MAPK経路の制御機構や疾患における異常の詳細には不明な点が多く、その解明は疾病克服の観点からも重要である。私達はこれまでに、MAPK経路による生命機能制御の全容解明を目指して、MAPKシグナル関連分子のオミクス解析を実施し、MAPKの基質分子や標的遺伝子を網羅的に同定してきた。また、MAPK経路の活性制御に関わる蛋白質複合体構成分子の同定も試みている。本研究では、MAPKシグナル関連分子の生理機能および疾患との関連を分子・個体レベルで解明すると共に、数理科学やシステムズバイオロジーの研究手法を導入して生体の情報伝達ネットワークを統合的に理解し、生命機能制御の基本原理を抽出することを目標に研究を実施している。本年度は、ストレス応答MAPK関連分子の時空間制御機構、MAPKの新規基質分子の同定とその機能解析、疾患における制御異常の解明と診断・治療への応用など、MAPK情報伝達経路の包括的理解と疾患克服を目指した複数のプロジェクトを併行して実施し、多くの知見が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

数理解析およびシステムズバイオロジーの方法論を活用して研究を推進した結果、MAPK情報伝達ネットワークの時空間制御機構、新規基質分子の同定とその機能解析、癌を始めとする疾患における制御異常の解明など、多くの知見が得られた。

今後の研究の推進方策

これまでに同定した新たなMAPK経路関連分子の時空間制御、生理機能、および疾患との関連について、数理解析を活用しつつ引き続き細胞レベル、個体レベルで研究を行い、新たな成果を得る。また、異分野間の学術的連携を深化させ、情報科学やオミクス解析を融合させたシグナル伝達研究、疾患研究を幅広く展開する。

  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] German Cancer Research Center(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      German Cancer Research Center
  • [国際共同研究] Johns Hopkins School of Medicine/MD Anderson Cancer Center/Vanderbilt University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Johns Hopkins School of Medicine/MD Anderson Cancer Center/Vanderbilt University
  • [国際共同研究] セントアンドリューズ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      セントアンドリューズ大学
  • [国際共同研究] INRIAボルドー南西研究センター(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      INRIAボルドー南西研究センター
  • [雑誌論文] O-GlcNAc化蛋白質の検出と定量的解析を可能にするレクチン親和性ゲル電気泳動法の開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      久保田 裕二、藤岡 興、武川 睦寛
    • 雑誌名

      生物物理化学

      巻: in press ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Basis of H+-Dependent Conformational Change in a Bacterial MATE Transporter2019

    • 著者名/発表者名
      Kusakizako Tsukasa、Claxton Derek P.、Tanaka Yoshiki、Maturana Andrs D.、Kuroda Teruo、Ishitani Ryuichiro、Mchaourab Hassane S.、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 27 ページ: 293~301.e3

    • DOI

      10.1016/j.str.2018.10.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wheat Germ Agglutinin (WGA)-SDS-PAGE: A Novel Method for the Detection of O-GlcNAc-modified Proteins by Lectin Affinity Gel Electrophoresis.2018

    • 著者名/発表者名
      Fujioka, K., Kubota, Y. and Takekawa, M.
    • 雑誌名

      Bio-protocol

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.21769/BioProtoc.3098

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Downregulation of DUSP4 enhances cell proliferation and invasiveness in colorectal carcinomas.2018

    • 著者名/発表者名
      Ichimanda M, Hijiya N, Tsukamoto Y, Uchida T, Nakada, C, Akagi T, Etoh T, Iha H, Inomata M, Takekawa M and *Moriyama M.
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 109 ページ: 250-258

    • DOI

      10.1111/cas.13444

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of the Agrobacterium tumefaciens type VI effector?immunity complex2018

    • 著者名/発表者名
      Fukuhara Satoshi、Nakane Takanori、Yamashita Keitaro、Ishii Ryohei、Ishitani Ryuichiro、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications

      巻: 74 ページ: 810~816

    • DOI

      10.1107/S2053230X18016369

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural insights into cGAMP degradation by Ecto-nucleotide pyrophosphatase phosphodiesterase 12018

    • 著者名/発表者名
      Kato Kazuki、Nishimasu Hiroshi、Oikawa Daisuke、Hirano Seiichi、Hirano Hisato、Kasuya Go、Ishitani Ryuichiro、Tokunaga Fuminori、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06922-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Engineered CRISPR-Cas9 nuclease with expanded targeting space2018

    • 著者名/発表者名
      Nishimasu Hiroshi、Shi Xi、Ishiguro Soh、Gao Linyi、Hirano Seiichi、Okazaki Sae、Noda Taichi、Abudayyeh Omar O.、Gootenberg Jonathan S.、Mori Hideto、Oura Seiya、Holmes Benjamin、Tanaka Mamoru、Seki Motoaki、Hirano Hisato、Aburatani Hiroyuki、Ishitani Ryuichiro、Ikawa Masahito、Yachie Nozomu、Zhang Feng、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Science

      巻: 361 ページ: 1259~1262

    • DOI

      10.1126/science.aas9129

    • 査読あり
  • [学会発表] Spatio-temporal dynamics of SAPKK regulates cell fate decisions under stress conditions.2019

    • 著者名/発表者名
      Takekawa M
    • 学会等名
      OIST seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] Spatio-temporal regulation of JNK signaling during cell fate decisions.2019

    • 著者名/発表者名
      Takekawa M
    • 学会等名
      1st International symposium on Interdisciplinary Approaches to Integrative Understanding of Biological Signaling Networks.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical modeling of the recruitment of centriole biogenesis regulators to mother centrioles in centriole duplication phase.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura T, Nishizumi-Tokai N, Nakazawa T, Mori T, Suzuki T and Takekawa M
    • 学会等名
      Core-to-core meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Mathematical analysis of the spatio-temporal regulation of SAPK pathway.2019

    • 著者名/発表者名
      Moriizumi H, Nakamura T, Youngmin C, Suzuki T and Takekawa M.
    • 学会等名
      Core-to-core meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative gene expression analysis in cells that express cancer- or congential Ras/MAPK syndrome-derived MEK mutants2019

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y, Takagi Y and Takekawa M
    • 学会等名
      1st International symposium on Interdisciplinary Approaches to Integrative Understanding of Biological Signaling Networks.
    • 国際学会
  • [学会発表] The molecular mechanism that recruits centriole biogenesis regulators to mother centrioles in centriole duplication phase.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura T, Nishizumi-Tokai N, Nakazawa T, Mori T, Suzuki T and Takekawa M.
    • 学会等名
      1st International symposium on Interdisciplinary Approaches to Integrative Understanding of Biological Signaling Networks.
    • 国際学会
  • [学会発表] 数理解析を活用したSAPKシグナル時空間制御機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      森泉 寿士、中村 貴紀、曺 永旻、鈴木 貴、武川 睦寛
    • 学会等名
      応用数理学会2019年研究部会連合発表会
  • [学会発表] Regulation of cell-fate decisions by stress-responsive p38/JNK MAPK signaling pathways2018

    • 著者名/発表者名
      Takekawa M.
    • 学会等名
      OIST seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規ストレス・センサーによるストレス応答MAPKシグナルとサイトカイン産生の制御2018

    • 著者名/発表者名
      武川 睦寛
    • 学会等名
      第91回日本生化学会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 数理解析を用いた中心体複製の開始制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      中村 貴紀、西住 紀子、中澤 嵩、森 竜樹、鈴木 貴、武川 睦寛
    • 学会等名
      日本応用数理学会
  • [学会発表] O-GlcNAc化蛋白質の検出と定量解析を可能にするレクチン親和性ゲル電気泳動法の開発と応用2018

    • 著者名/発表者名
      久保田 裕二、藤岡 興、武川 睦寛
    • 学会等名
      第69回日本電気泳動学会総会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 数理解析を活用したSAPKシグナル時空間制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      森泉 寿士、中村 貴紀、曺 永旻、鈴木 貴、武川 睦寛
    • 学会等名
      新学術領域「数理シグナル」第2回若手ワークショップ
  • [学会発表] 数理解析を用いた中心体複製の開始制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      中村 貴紀、西住 紀子、中澤 嵩、森 竜樹、鈴木 貴、武川 睦寛
    • 学会等名
      新学術領域「数理シグナル」第2回若手ワークショップ
  • [学会発表] Identification of exosomal microRNAs induced by oncogenic activation of the ERK pathway2018

    • 著者名/発表者名
      Shiho Hirose、Yuji Kubota, Zhang Yao-zhong, Seiya Imoto, Mutsuhiro Takekawa
    • 学会等名
      G2 plusリトリート
  • [学会発表] Formation of stress granules suppresses apoptosis by sequestering proapoptotic proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Fujikawa、Takanori Nakamura, Mutsuhiro Takekawa
    • 学会等名
      G2 plusリトリート
  • [学会発表] Oncogenic activation of the ERK pathway alters miRNA expression profiles in exosomes2018

    • 著者名/発表者名
      Shiho Hirose, Yuji Kubota, Zhang Yao-zhong, Seiya Imoto, Mutsuhiro Takekawa
    • 学会等名
      東京大学医科学研究所 研究成果発表会
  • [学会発表] Formation of stress granules suppresses apoptosis by sequestering proapoptotic proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Fujikawa, Takanori Nakamura, Mutsuhiro Takekawa
    • 学会等名
      東京大学医科学研究所 研究成果発表会
  • [学会発表] 数理解析を活用したSAPKシグナル時空間制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      森泉 寿士、中村 貴紀、武川 睦寛
    • 学会等名
      第18回東京大学 生命科学シンポジウム
  • [学会発表] O-GlcNAc化蛋白質の検出と定量解析を可能にするレクチン親和性ゲル電気泳動法の開発と応用2018

    • 著者名/発表者名
      久保田 裕二、藤岡 興、武川 睦寛
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] ストレス応答MAPキナーゼp38, JNKによるアポトーシス関連miRNAの発現抑制2018

    • 著者名/発表者名
      渡海 紀子、中村 貴紀、武川 睦寛
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
  • [学会発表] 癌および先天性Ras/MAPK症候群で見出されるMEK突然変異体の解析2018

    • 著者名/発表者名
      久保田 裕二、高木 祐輔、松原 大祐、Ashwini Patil、木下 英司、中井 謙太、武川 睦寛
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
  • [学会発表] ERK経路の異常活性化により発現誘導される遺伝子の同定と機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      高木 祐輔、久保田 裕二、武川 睦寛
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
  • [学会発表] ERK経路の異常活性化に伴いエクソソームに蓄積するmiRNAの解析、および早期がん診断マーカーへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      広瀬 思帆、久保田 裕二、武川 睦寛
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
  • [学会発表] 数理解析を活用したSAPKシグナル時空間制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      森泉 寿士、中村 貴紀、曺 永旻、鈴木 貴、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ERK新規基質分子による転写伸長反応制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      大江 星菜、久保田 裕二、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ERK経路の異常活性化により発現が亢進する新規遺伝子の同定と機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      高木 祐輔、久保田 裕二、高橋 宏隆、澤崎 達也、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ストレス応答MAPキナーゼによるアポトーシス抑制性miRNAの発現制御2018

    • 著者名/発表者名
      渡海 紀子、中村 貴紀、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 数理解析を駆使した中心体複製開始を制御する分子機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      中村 貴紀、西住 紀子、中澤 嵩、森 竜樹、鈴木 貴、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ストレス顆粒形成によるアポトーシス抑制機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      藤川 大地、中村 貴紀、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ERK経路の活性化依存的にエクソソームに蓄積する癌関連miRNAの網羅的探索2018

    • 著者名/発表者名
      広瀬 思帆、久保田 裕二、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 炎症性サイトカインによるMTK1活性化機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      小森 満美子、久保田 裕二、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ストレス顆粒を構成する新規因子の同定とその機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      田口 真梨、中村 貴紀、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ERK経路の異常活性化により誘発される新規癌増殖シグナル機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      久保田 裕二、武川 睦寛
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [備考] 新学術領域研究「数理シグナル」ホームページ

    • URL

      http://math-signal.umin.jp/

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公開日: 2019-12-27  

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