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本研究では、細胞の環境ストレス応答の分子メカニズムの解明を目指すが、特に浸透圧や紫外線などの物理化学的な刺激を細胞がどのように認識して、細胞生存や細胞死等の細胞内シグナルを制御するのかを解析する。そのためには、実際に生きた細胞内でストレス応答のシグナルが発生する様子を観察することができれば非常に有効である。そこで、まず、細胞分化や細胞死を制御するストレス応答MAPキナーゼ経路の最も上流に位置するMAPKKK活性化を生きた細胞内で実時間に可視化するための蛍光蛋白質プローブの開発を行った。その結果、代表的なストレス応答MAPKKKのMTK1、ASK1、TAKlおよびMEKK1などでリン酸化されるとそのプローブ分子内の2つの蛍光蛋白質間のエネルギー移動(FRET)を引き起こすプローブ候補を複数得た。そこで、これら候補プローブにさちにアミノ酸変異を導入してプローブの感度を高めた結果、たった1個の細胞で、しかも生きたまま実時間でMAPKKK活性を可視化(イメージング)することに成功した。従来、MAPKKK活性測定は数十万個の細胞をすりつぶすことによって生化学的に解析されてきたが、測定の時間・空間分解能が飛躍的に高まったことで、より生理的な条件での測定が可能になった点が非常に意義がある。これにより、次年度の計画であるストレス応答時のMAPKKKのダイナミクスの解明とストレス受容機構の探索のための重要な基盤技術が確立できた。さらに、この高い時空間分解能をもつMAPKKKイメージング法を、これまでMAPKKKの重要性が指摘されつつもその解析の困難さからあまり理解のすすんでいない、がん、心疾患、免疫疾患などの解析に応用すれば、これらの病態の理解にも非常に有効であると見込まれる。
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