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細胞周期はすべての生命にとって必要不可欠な現象であり、細胞周期の制御機構は精力的に解析が進められてきた。とくに外部の栄養状態などを認識し、細胞周期を進めるかどうかを決定するG1-S期チェックポイントは基礎的にも臨床的にも重要である。本研究では、生細胞イメージングによるERK活性と細胞周期関連因子を可視化、定量化し、G1-S期チェックポイントのアナログ-デジタル変換による閾値決定機構を明らかにすることを目的とする。
本年度は、ERKとAktのレポーターと細胞周期レポーターの同時タイムラプスイメージングとその解析、RBのFRETバイオセンサーの構築、光遺伝学による細胞周期の操作を行った。MCF-10A細胞にERK、Aktのレポーターと細胞周期のレポーターを導入し、数日間にわたるタイムラプスイメージングを行い、画像解析によりデータを取得した。AktはERKと同様に確率的に活性化する発火現象を示すこと、またERKとAktの活性に強い相関があるが、S期においてERKとAktの活性が相関しない部分があることが分かり、Akt活性はS期/G2期の短縮に必要であることが分かった。またイメージング結果からERKとAktを両方抑制すると、endocyclingすることが明らかになった。光遺伝学によりERKとAktをそれぞれ別々に活性化できる系を開発し、ERKとAktを両方活性化させるとG1-S期を進行できること、AktのS期/G2期の短縮、ERKとAktのendocyclingの役割について検証した。RBのFRETバイオセンサーも開発しており、RBのリン酸化状態を反映してFRETが変化するということが分かってきた。
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