Elucidation of gradient sensing mechanism in chemotactic signaling system

阐明趋化信号系统中的梯度传感机制

基本信息

批准号：
19H00982
负责人：
上田昌宏
金额：
$ 28.7万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

真核細胞の走化性は細胞性粘菌からヒト白血球に至るまでシグナル伝達の分子基盤とメカニズムがよく保存されている．粘菌細胞は走化性のモデル生物であることから，走化性シグナル伝達の仕組みに関する知見が多く得られてきた．我々は，粘菌細胞を研究対象として走化性誘引物質のセンサーであるGPCR-三量体G蛋白質（G蛋白質）に注目し，その機能解析を進めてきた．結果，三量体G蛋白質のシグナル伝達反応には少なくとも３つの機構があり，走化性誘引物質の応答濃度の異なるレンジで働くことがわかってきた．低濃度領域では高親和性GPCRによるG蛋白質の活性化によってシグナルが伝達され，中濃度領域ではG蛋白質の細胞質-細胞膜間局在制御によってシグナルが伝達され，高濃度領域では低親和性GPCRとG蛋白質の複合体形成によってシグナルが伝達される．これにより，細胞の走化性応答が10の5乗から6乗倍の広い濃度にわたって可能になっている．これまでの研究により，低濃度領域でのG蛋白質の活性化には，GAPとして働くRGSsや非受容体型GEFであるRic8が関与することが明らかになった．中濃度領域でのG蛋白質の細胞質-細胞膜間局在制御には，細胞質において三量体G蛋白質と複合体を形成するGip1が中心的に働くことがわかった．さらに，高濃度領域での走化性シグナルには，低親和性GPCRとG蛋白質の複合体形成に加えてG蛋白質非依存経路のアレスチンが関与することが明らかになった．以上のように，G蛋白質の様々な反応を組み合わせた勾配認識機構と応答濃度レンジ拡張機構について理解が深まった．走化性のGPCRシグナリングは真核生物で広く保存されていることから，他の細胞種においても同様の制御機構が働く可能性が示唆される．

真核细胞的趋化性在分子基础和信号传导的基础上得到很好的保存，从细胞粘液霉菌到人白细胞。细细胞是趋化性的模型生物，并且已经获得了有关趋化信号传导机制的大量知识。我们一直在研究粘液霉菌细胞，重点是GPCR-Trimer G蛋白（G蛋白），该传感器是趋化吸引剂的传感器，并一直对其功能进行功能分析。结果，已经发现三聚体G蛋白的信号反应至少具有三种机制，并且它在一系列不同的响应趋化诱导剂范围内起作用。在低浓度区域中，信号是通过高亲和力GPCR激活G蛋白传播的，而在中等浓度区域，信号是通过在细胞质和细胞膜之间的G蛋白定位来传播信号，而在高浓度区域中，信号是通过低亲和力GPCR和GPCR和GPCR和GPCR的复杂形成传递信号的。这允许细胞的趋化响应在10到6倍的浓度上比10的第五功率高10到6倍。已经发现，与三聚体G蛋白形成复合物的GIP1在细胞质中集中作用，在细胞质中，在细胞质中，负责控制细胞质和膜间膜之间G蛋白的定位。此外，还揭示了高浓度区域中的趋化信号涉及抑制蛋白，除了低亲和力GPCR和G蛋白之间形成复合物外，还涉及G蛋白非依赖性途径。如上所述，我们加深了对梯度识别机制和结合G蛋白各种反应的响应浓度范围扩展机制的理解。趋化性GPCR信号在真核生物中广泛保守，表明类似的调节机制也可能在其他细胞类型中起作用。

项目成果

期刊论文数量（68）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

特集生物物理学の進歩-生命現象の定量的理解へ向けて Ⅱ.細胞レベル運動する細胞の前後極性形成のための自発シグナル生成メカニズム

专题：生物物理学进展 - 对生命现象的定量理解 II。运动细胞中前后极性形成的自发信号生成机制。

DOI：
10.11477/mf.2425201353
发表时间：
2021
期刊：
生体の科学
影响因子：
0
作者：
松岡里実;上田昌宏
通讯作者：
上田昌宏

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DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koji Iwamoto;Satomi Matsuoka，Masahiro Ueda
通讯作者：
Satomi Matsuoka，Masahiro Ueda

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DOI：
发表时间：
2022
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0
作者：
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通讯作者：
上田昌宏

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
上村陽一郎;上田昌宏;Masahiro Ueda;上田昌宏;上田昌宏
通讯作者：
上田昌宏

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩本浩司;松岡里実;上田昌宏
通讯作者：
上田昌宏

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上田昌宏

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通讯作者：
Keiko U. Torii