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2013 年度 実績報告書

細胞内情報伝達系の多次元FRETイメージング

計画研究

研究領域細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング
研究課題/領域番号 22113002
研究機関京都大学

研究代表者

松田 道行  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10199812)

研究分担者 清川 悦子  金沢医科大学, 医学部, 教授 (80300929)
平塚 拓也  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90641639)
大場 雄介  北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30333503)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワードFRET / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 生体イメージング
研究実績の概要

1.Rac1活性の揺らぎの意義: がん細胞の多様性はゲノムあるいはエピゲノムの変化以外に、細胞内情報伝達系の確率的揺らぎにおいてももたらされる。蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理に基づくRac1バイオセンサーを使って、悪性神経膠芽腫の浸潤能の多様性がRac1活性のゆらぎによってもたらされることを示した。まず、Rac1のFRETバイオセンサーをラットC6グリオーマ細胞に発現させ、Rac1活性を5日間にわたり観察した。その結果、Rac1活性が細胞周期よりももっと長い周期でゆるやかに揺らいでいることを見出した。ついで、その意義を調べるために、Rac1活性に応じて細胞を分取し、Rac1活性の高い細胞分画(Rac1(hi))と、Rac1活性の低い細胞分画(Rac1(lo))を得た。マトリゲル浸潤アッセーの結果、Rac1(hi)はRac1(lo)よりも強い細胞浸潤能を有していることを見出した。さらに、それぞれの分画からmRNAを取り出して解析した結果、Rac1(hi)はEgr2遺伝子に支配される遺伝子が発現しており、これらの遺伝子が腫瘍の浸潤を促進していることを示唆する結果を得た。
2.FRETバイオセンサーを使ったEGFR情報伝達系のネットワーク解析: Ras-ERK情報伝達系とPI3K-mTOR情報伝達系は様々ながんで活性化されている。そこで、FRETバイオセンサーを使ってその解析を行い、これらの系の間のフィードフォアワード制御およびフィードバック制御が抗がん剤に対する感受性を制御することを示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

平成25年9月、当初には予測できなかった研究実施場所の耐震改修により、2ヶ月間多光子顕微鏡の使用ができなかった。そのため、実験が順次2か月間繰り下げられた。。

今後の研究の推進方策

耐震改修工事が終了後、すみやかに実験を再開し、平成25年度に予定していた研究は、平成26年夏までにおおむね終了した。今後は、培養細胞の長期間イメージング、FRETバイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスのイメージングを進めるとともに、これらのモデリングとシミュレーションも推進する予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fluctuation of Rac1 activity is associated with the phenotypic and transcriptional heterogeneity of glioma cells2014

    • 著者名/発表者名
      Yukinaga, H., Shionyu, C., Hirata, E., Ui-Tei, K., Nagashima, T., Kondo, S., Okada-Hatakeyama, M., Naoki, H., and Matsuda, M.
    • 雑誌名

      J Cell Sci

      巻: 127 ページ: 1805-1815

    • DOI

      10.1242/jcs.139733

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In vivo imaging reveals PKA regulation of ERK activity during neutrophil recruitment to inflamed intestines.2014

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, R., Kamioka, Y., Kabashima, K., Imajo, M., Sumiyama, K., Nakasho, E., Ito, T., Hamazaki, Y., Okuchi, Y., Sakai, Y., Kiyokawa, E., and Matsuda, M.
    • 雑誌名

      J Exp Med

      巻: 211 ページ: 1123-1136

    • DOI

      10.1084/jem.20132112

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PKA modulation of Rac in neuronal cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Goto, A., Kamioka, Y., and Matsuda, M.
    • 雑誌名

      Frontiers in cellular neuroscience

      巻: 8 ページ: 321

    • DOI

      10.3389/fncel.2014.00321

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluorescence resonance energy transfer based quantitative analysis of feedforward and feedback loops in epidermal growth factor receptor signaling and the sensitivity to molecular targeting drugs.2014

    • 著者名/発表者名
      Fujita, Y., Komatsu, N., Matsuda, M., and Aoki, K
    • 雑誌名

      The FEBS journal

      巻: 281 ページ: 3177-3192

    • DOI

      10.1111/febs.12852

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Live Imaging of Activities of PKA and ERK in CD8+ T Cells in the Antitumor Immune Reactions2013

    • 著者名/発表者名
      Hülya Çetin
    • 学会等名
      第42回 日本免疫学会学術集会
    • 発表場所
      千葉市 幕張メッセ
    • 年月日
      2013-12-11
  • [学会発表] Live imaging of the intestine of transgenic mice expressing FRET biosensors by two-photon excitation microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Okuchi
    • 学会等名
      第72回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      横浜市 パシフィコ横浜
    • 年月日
      2013-10-05
  • [学会発表] Visualization of signaling molecule activity with transgenic mice expressing FRET biosensors2013

    • 著者名/発表者名
      Michiyuki Matsuda
    • 学会等名
      COLD SPRING HARBOR ASIA CONFERENCES
    • 発表場所
      Suzhou Dushu Lake Conference Center, Suzhou, Jiangsu Province, China
    • 年月日
      2013-08-20
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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