細胞内シグナルフローの可視化解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12002003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 飯野 正光 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50133939)
• 研究分担者: 山澤 徳志子 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (00282616) ; 廣瀬 謙造 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (00292730)
• キーワード: カルシウム / 一酸化窒素 / リン酸化 / NFAT / イノシトール三リン酸 / イメージング / プルキンエ細胞 / 血管

研究概要

本研究では、重要なシグナル分子についてそれらを可視化するプローブの開発を推し進め、それを用いてシグナル分子の局在と機能の時間変化を生きた細胞で解析する。これによって、シグナル分子がどのように細胞機能を制御するのかを明らかにすることを研究の目的としている。可視化解析という点で最も進んでいるCa^<2+>シグナル系を研究の軸とするが、関連する分子群に対象を拡大し、生きた細胞においてシグナル・カスケードをリアルタイムに可視化し、細胞機能の調節機構を明らかにしたいと考えている。
今年度の研究により以下の成果を得ることができた。1)カルシウムシグナル形成に重要なIP_3受容体の構造と機能の関連について解析を進めた。IP_3受容体の欠失ミュータントの機能解析により、アデニンヌクレオチドによるIP_3受容体機能調節部位の分子メカニズムを明らかにした。2)IP_3受容体のカルモジュリン結合部位に点突然変異を導入することによって、カルモジュリン結合がIP_3受容体機能調節には関与しないことを、従来の見解を覆して明確にした。3)Ca^<2+>シグナルに関連して、一酸化窒素プローブ、リン酸化酵素活性のインジケーター、およびミオシン軽鎖リン酸化可視化プローブについても開発を進め、一部については良好な結果が得られているので論文を準備中である。また、NFATによる転写は、Ca^<2+>オシレーションよって制御されるが、その分子機構に迫る成果が得られた。4)小脳プルキンエ細胞に、長期抑圧として良く知られるシナプス可塑性において、Ca^<2+>のターゲットとなる分子候補を明らかにした。5)シミュレーション計算と網羅的な遺伝子発現定量技術を応用して、概日リズムのシステム論的解析を行った。これにより、視交叉上核および肝において周期的に発現量が変化する遺伝子群を同定し、概日リズムで変動する転写機構の一つを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Tu, H.: "Functional characterization of the type 1 Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor coupling domain SII({+/-}) splice variants and the opisthotonos mutant form"Biophys. J.. 82. 1995-2004 (2002)
• [文献書誌] Ueda, H.R.: "Genome-wide transcriptional orchestration of circadian rhythms in drosophila"J. Biol. Chem.. 277. 14048-14052 (2002)
• [文献書誌] Ueda, H.R.: "A transcription factor response element for gene expression during circadian night"Nature. 418. 534-539 (2002)
• [文献書誌] Nosyreva, E.: "The high-affinity calcium-calmodulin-binding site does not play a role in the modulation of type 1 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor function by calcium and calmodulin"Biochem. J.. 365. 659-667 (2002)
• [文献書誌] Ueda, H.R.: "Intercellular coupling mechanism for synchronized and noise-resistant circadian oscillators"J. Theor. Biol.. 216. 501-512 (2002)
• [文献書誌] Nakanishi, W.: "Hydrophobic modifications at 1-phosphate of inositol 1,4,5-Trisphosphate analogues enhance receptor binding"Bioorg. Med. Chem. Lett.. 12. 911-913 (2002)
• [文献書誌] Noda, M: "Switch to anaerobic glucose metabolism with NADH accumulation in the b-cell model of mitochondrial diabetes : Characteristics of bHC9 cells deficient in mitochondrial DNA transcription"J. Biol. Chem.. 277. 41817-41826 (2002)
• [文献書誌] Kakizawa, S.: "Effects of insulin-like growth factor I on climbing fibre synapse elimination during cerebellar development"Eur. J. Neurosci.. 17. 545-554 (2003)