| 研究課題/領域番号 |
15J01805
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
田鍋 友紀 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| キーワード | 走化性 / 興奮系 / 不応期 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、走化性を独立に調節するsGCとPIP3という複数のシグナル伝達経路を結合振動子系として数理モデル化することを試した。結合振動子は、単一の振動子にはない性質を生み出すことが知られており、複数の興奮系が走化性の調節にどのような利点を生むことができるか確かめることを計画していた。振動子間の相互作用を定量するため、遺伝子操作や薬剤添加によって片方の経路を阻害したときにもう片方の分子のふるまいに影響がでないか調べた。しかし、2つの分子はF-アクチンからの正のフィードバックを介した相互作用のみ明らかとなった。相互作用の形式が想定していたものと異なるため数理モデルも再検討したが、F-アクチンの反応を入れることによってパラメータ数が多くなってしまい、実験結果に合致するようなシンプルなモデルを構築することができなかった。
そこで数理モデル化を一度諦め、実験的なアプローチを再開した。本研究では、PIP3とsGCの2つの興奮系では不応期の性質が異なっていることを明らかとしている。特に短いsGC局在の不応期が何によって決定されているのか調べた。sGCは細胞の前側に局在して仮足を安定化するという機能とは別に細胞内セカンドメッセンジャーであるcGMPを合成する。sGC局在にcGMPがどのような影響を与えるか調べたところ、cGMPを合成できない変異型sGCは野生型より仮足に強く局在を示した。cGMPによるsGC局在抑制には、cGMP結合タンパク質の１つであるGbpCが必要であることから、cGMP-GbpCシグナル伝達がsGC局在の不応期を決めていることが示唆される。そこで、細胞内cGMP濃度が変化する変異株を用いて不応期を計測したところ、cGMP量と不応期の長さに創刊が見られ、cGMP-GbpCシグナルはsGC局在の不応期決定に関わっていることが明らかとなった。
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| 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
計画していたように、数理モデル化のためのパタメータ定量において想定と異なる結果がでてしまい、2つの興奮系の結合振動子としての数理モデル化は現在できていない。しかし、2つの興奮系で不応期という特性が異なっており、sGCの不応期を決めている分子を実験的に同定できた事は大きな成果であると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
数理モデル化については今後も検討していく予定である。また、実験的にcGMPが興奮系の不応期を決定していることが明らかになったので、細胞内cGMP量を操作することで興奮系の特性を変えることが可能である。不応期が変調された細胞の表現型を調べることで、走化性における不応期の意義を明らかにしていく予定である。
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