Development of a single-cell analysis method of Akt signaling using a high-sensitive luminescent probe

使用高灵敏度发光探针开发 Akt 信号传导的单细胞分析方法

• 批准号: 22K14779
• 负责人: 河村 玄気
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14779/
• 关键词: Akt; 光制御; 一細胞解析; イメージング; 発光プローブ; 一細胞イメージング

本研究ではAktの活性動態を一細胞毎に追跡する発光プローブを開発することで時空間的なAkt活性動態の測定を実現することを目標としている。本年度においてはAkt発光プローブの概念実証を行い、Aktのリン酸化により局在が変化するタンパク質ドメインとルシフェラーゼ断片を融合することで、タンパク質ドメインの局在変化に応じて発光量が変化することを確認した。また、よりAkt活性特異的な活性変化を達成するためタンパク質ドメインに対して変異導入、及び不要な配列の除去を施した。これらの改良によりAkt阻害剤刺激後最大で3倍程度の発光量変化が観察された。観察結果からは未刺激時の発光量が想定よりも高いことが推測されたため、今後は未刺激時での発光量を低くする改良を施す予定である。また、光活性化型Aktを用いたオミクス解析によりAkt単体の活性化により制御される代謝経路の特定に成功した。この知見はAkt発光プローブの応用先として想定している解糖系の数理モデル化に活かすことができると期待される。具体的には、Aktは糖取り込みから開始される解糖系の、特に下流解糖系に作用が大きいことが示唆された。そこで、Aktの活性動態は解糖系下流と強く関係していることが考えられるため、解糖系下流を中心とした反応のモデル化を行うことにした。加えて、得られた解析結果はAkt単体の活性化により解糖系が駆動されることを示しており、本研究で考案した光操作によりAkt活性動態に対して時空間的な摂動を加えることで、解糖系を対象とした細胞機能の解析が実現可能であることを示唆している。

This study aims to determine Akt activity dynamics in a cellular environment by tracking the development of light and space. During the year, Akt's concept of light emission was demonstrated, Akt's light emission was confirmed, and the quality of light emission was confirmed. To achieve this, Akt activity-specific conversion is performed on the basis of the introduction of different substances and the removal of different combinations. The maximum amount of light emitted after stimulation was 3 times higher than that of the control group. The results of the observation are as follows: the amount of light emitted without stimulation is expected to be high, and the amount of light emitted without stimulation is expected to be low in the future. The activation and control of photoactivated Akt in the metabolic pathway were successfully analyzed. This knowledge is based on the mathematical model of the sugar hydrolysis system, which is expected to be developed in the future. Specific, Akt, sugar extraction, start of sugar hydrolysis system, especially the role of sugar hydrolysis system. The activity of the enzyme is related to the activity of the enzyme, and the activity of the enzyme is related to the activity of the enzyme. The results of this study show that the activation of Akt is related to the activity of Akt and the function of Akt.

项目成果

Trans-omics analysis of Akt-mediated metabolic pathways by an optogenetics approach

通过光遗传学方法对 Akt 介导的代谢途径进行跨组学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawamura Genki;Kokaji Toshiya;Kawata Kentaro;Sekine Yuka;Suzuki Yutaka;Soga Tomoyoshi;Ueda Yoshibumi;Endo Mizuki;Kuroda Shinya;Ozawa Takeaki;Genki Kawamura
• 通讯作者: Genki Kawamura

Optogenetic decoding of Akt2-regulated metabolic signaling pathways in skeletal muscle cells using transomics analysis

• DOI: 10.1126/scisignal.abn0782
• 发表时间: 2023-02-21
• 期刊: SCIENCE SIGNALING
• 影响因子: 7.3
• 作者: Kawamura，Genki;Kokaji，Toshiya;Ozawa，Takeaki
• 通讯作者: Ozawa，Takeaki

Reconstruction of Akt2-mediated cellular signaling pathways by integrating multiple omics data.

通过整合多个组学数据重建 Akt2 介导的细胞信号通路。

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawamura Genki;Kokaji Toshiya;Kawata Kentaro;Sekine Yuka;Suzuki Yutaka;Soga Tomoyoshi;Ueda Yoshibumi;Endo Mizuki;Kuroda Shinya;Ozawa Takeaki;Genki Kawamura;Genki Kawamura
• 通讯作者: Genki Kawamura

Dissecting the role of Akt2 in cellular metabolism by optogeneticsaided trans-omics analysis

通过光遗传学转组学分析剖析 Akt2 在细胞代谢中的作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 大原 知己;石橋 千晶;北村 尚斗;井手本 康;Genki Kawamura
• 通讯作者: Genki Kawamura

Mechanistic insights into cancer drug resistance through optogenetic PI3K signaling hyperactivation

• DOI: 10.1016/j.chembiol.2022.10.002
• 发表时间: 2022-11-17
• 期刊: CELL CHEMICAL BIOLOGY
• 影响因子: 8.6
• 作者: Ueda, Yoshibumi;Miura, Yuri;Ozawa, Takeaki
• 通讯作者: Ozawa, Takeaki