Gating mechanism of ERK and AKT in cell cycle checkpoint

本研究では、細胞周期進行、とくにG1-S期チェックポイント進行におけるERKとAKTの「動的ゲート機構」を解明することを目的とする。本年度は、各細胞周期におけるERKとAKTの活性の動的な変化と相互の連関哺乳類培養細胞（MCF-10A）にERKとAKTのバイオセンサー（ERK-KTR, AKT-KTR）、さらに細胞周期のセンサーを導入し、ERKとAKTの活性、さらには細胞周期の状態を可視化できるようにした。さらに、細胞株を血清や増殖因子の存在下で長期間タイムラプス観察し、各細胞周期におけるERKやAKTの活性動態を定量化した。その結果、ERKは既報のとおり確率的な活性化を示したが、Aktもほぼ同様の確率的な活性化ダイナミクスを示すことが分かった。これらの時系列データを基に、統計解析により各細胞周期における特徴的なERK活性やAkt活性の抽出を行っている。また、各種阻害剤を添加したときのERKとAKT活性の変化と細胞周期がどの時期に停止するのかを調べたところ、MEK阻害剤は既報のとおりG1期に停止させたが、AktやPI3K阻害剤はG1やS/G2期て停止させることが分かった。これらの結果から、AktはG1/S期移行だけでなく、S/G2期進行にも関与している可能性が分かった。現在、ERKとAktの活性を操作する光遺伝学ツールを開発と導入を進めている。また、得られた膨大な画像データから情報を効率よく定量化するための画像解析パイプラインの確立を進めている。

本研究では、細胞周期進行、とくにG1-S期チェックポイント進行におけるERKとAKTの「動的ゲート機構」を解明することを目的とする。本年度は、各細胞周期におけるERKとAKTの活性の動的な変化と相互の連関哺乳類培養細胞（MCF-10A）にERKとAKTのバイオセンサー（ERK-KTR, AKT-KTR）、さらに細胞周期のセンサーを導入し、ERKとAKTの活性、さらには細胞周期の状態を可視化できるようにした。さらに、細胞株を血清や増殖因子の存在下で長期間タイムラプス観察し、各細胞周期におけるERKやAKTの活性動態を定量化した。その結果、ERKは既報のとおり確率的な活性化を示したが、Aktもほぼ同様の確率的な活性化ダイナミクスを示すことが分かった。これらの時系列データを基に、統計解析により各細胞周期における特徴的なERK活性やAkt活性の抽出を行っている。また、各種阻害剤を添加したときのERKとAKT活性の変化と細胞周期がどの時期に停止するのかを調べたところ、MEK阻害剤は既報のとおりG1期に停止させたが、AktやPI3K阻害剤はG1やS/G2期て停止させることが分かった。これらの結果から、AktはG1/S期移行だけでなく、S/G2期進行にも関与している可能性が分かった。現在、ERKとAktの活性を操作する光遺伝学ツールを開発と導入を進めている。また、得られた膨大な画像データから情報を効率よく定量化するための画像解析パイプラインの確立を進めている。