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2012 年度 実施状況報告書

FRETイメージングによるRas/ERKシグナル伝達系の系統的摂動解析

研究課題

研究課題/領域番号 23701052
研究機関京都大学

研究代表者

青木 一洋  京都大学, 生命科学研究科, 講師 (80511427)

キーワードFRET / Ras / イメージング / シミュレーション / ERK
研究概要

H24年度は、昨年度解析した上皮細胞増殖因子EGF-Ras-ERK MAPキナーゼ情報伝達系の数理モデルとコンピューターシミュレーション結果をもとに、shRNAや阻害薬による摂動を行い、モデルに含まれていない隠れたフィードバックや他の制御因子を同定することを試みた。EGFR, Ras, ERK, S6K, PKA, JNKのFRETバイオセンサーを安定的に発現するHeLa細胞株を樹立し、EGF刺激と阻害薬を組み合わせたタイムラプスイメージングを行った。その結果、いくつかのフィードバック反応やクロストークが観察された。一例をあげると、ERKからEGFRへの負のフィードバック、PI3KからERKへの正のフィードバック、ERKからTSCへの負のクロストーク、RhebからRafへの負のクロストークなどである。これらの複雑な回路をさらにshRNA実験により検証した。

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

23年度度に行ったシミュレーションによる問題点の抽出、shRNAライブラリーによるノックダウン実験の確認、安定細胞株の樹立といった結果をもとに、24年度は阻害薬による網羅的な摂動とそのイメージングを行った。さらに、このイメージング結果から、フィードバックやクロストーク反応を見出すことに成功しており、おおむね研究計画書に記述したことまで達成できている。

今後の研究の推進方策

25年度は、上記の結果をもとに、上皮細胞増殖因子EGF-Ras-ERK MAPキナーゼ情報伝達系のシミュレーションモデルを更新し、実験結果のin silicoでの検証を行う。さらに、悪性腫瘍で報告されているRas-ERK系の遺伝子変異をシミュレーションモデルに導入し、どの阻害薬がもっとも腫瘍の成長を阻害するか、シミュレーションにより予測を行い、実際のがん細胞由来の培養細胞において検証する。さらなるイメージングの効率化のための顕微鏡系の改善を行いたい。

次年度の研究費の使用計画

細胞培養、および顕微鏡イメージングに用いる試薬やプラスティックディッシュ等に用いる。また、画像解析やプログラミングに必要なソフトウェアや書物を購入する。網羅的なイメージング系の構築のために必要となる機器を購入する予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fluorescence resonance energy transfer imaging of cell signaling from in vitro to in vivo: Basis of biosensor construction, live imaging, and image processing2013

    • 著者名/発表者名
      Aoki, K.
    • 雑誌名

      Development Growth and Differentiation

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1111/dgd.12039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Quantitative Model of ERK MAP Kinase Phosphorylation in Crowded Media2013

    • 著者名/発表者名
      Aoki, K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 ページ: no page

    • DOI

      10.1038/srep01541

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stable expression of FRET biosensors: a new light in cancer research.2012

    • 著者名/発表者名
      Aoki, K.
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 103 ページ: 614-619

    • DOI

      10.1111/j.1349-7006.2011.02196.x

    • 査読あり
  • [学会発表] Stochastic oscillation of ERK MAPK activity induced cell proliferation.2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      International Scientific Coordination Network (ISCN) FRANCE-JAPAN
    • 発表場所
      Shikoku (Tokushima), Japan
    • 年月日
      20121129-20121201
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of ERK-induced cell proliferation by FRET imaging.2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      札幌市、北海道、日本
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [備考] 定量細胞シミュレーションプロジェクト

    • URL

      https://sites.google.com/site/qsimulationproject/

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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