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本研究は細胞内のストレス応答に関わるキナーゼ活性化の動態を先鋭的な定量的イメージング手法で解明し、さらにストレス応答キナーゼ活性を任意に制御することで、ストレス依存的な細胞応答の特異性決定に「キナーゼのリン酸化シグナルを生じる場所やタイミング」という時空間的な情報がどのような役割を担うかを解明する目的で行った。本年度は、昨年度までに構築したキナーゼ活性制御実験系を用いて、ヒト癌由来培養細胞のp38経路のキナーゼを人為的に制御して、その際の細胞応答を検討した。これまでに各種ストレス（高浸透圧、紫外線、サイトカイン、タンパク合成阻害剤）は主に細胞質において各ストレス応答キナーゼ活性を上昇させるが、ストレス毎にキナーゼ活性化の時間変動パターンが大きく異なる結果を得ていた。特に、紫外線やタンパク合成阻害刺激の場合はp38活性は持続性に生じており、一方で炎症性サイトカイン刺激を与えた場合には細胞質において一過的にp38活性の上昇が生じたのちに、繰り返しその活性が変動する応答が観察されていた。そこで、細胞質におけるストレス応答キナーゼ活性の持続性の違いによって異なる細胞応答を生じる可能性を検討した。MAP2K活性の誘導あるいはp38脱リン酸化酵素の発現抑制によって細胞質のp38活性の変動パターンを変化させると、細胞質でp38活性が持続する場合には細胞死が観察され、また断続的なp38上昇が繰り返し生じる場合には特定の炎症遺伝子の発現がより強く誘導されることが分かった。従って、p38の時間変動パターンに依存して異なる細胞応答が惹起され得ると考えられる。ストレス応答キナーゼは抗炎症薬および抗がん剤の標的として重要であるため、今後時間変動パターンと細胞機能との連関メカニズムを解析する必要がある。本研究成果の一部は論文に公表した(冨田 Nature Communications 2015)。
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