分子シグナルから細胞運動への統合的システム生物学に関する研究

从分子信号到细胞运动的综合系统生物学研究

基本信息

批准号：
17017028
负责人：
石井信
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、低分子量Gタンパク質の相互作用が関わるシグナル伝達と、細胞骨格系タンパク質が生み出す細胞運動との融合モデルを作ることが目的である。つまり、タンパク質相互作用による「生化学反応系」を超えて、空間的な現象、すなわち細胞形状変化や細胞走性といった「物理現象系」をも含めた生命システムの統合的理解を目指すものである。具体的には、細胞運動の制御ダイナミクスを解明するためのシステム生物学を、シミュレーションと一分子時空間計測技術を併用して実施する。研究代表者の石井と分担者の作村は、神経細胞の軸索誘導機構について、Gタンパク質相互作用の特性から説明するモデル研究を行ってきた。現象の本質を見るために、細胞骨格形成との関係が深いと考えられるRhoファミリー低分子量Gタンパク質の相互作用を主要反応系として簡略化し、Gタンパク質の相互作用によって、非線形な応答特性を持ち得ることが示された。成長円錐モデルにおいては、局所非線形応答を仮定し、その非線形応答によって軸索が細胞外誘導因子の勾配を検知し、伸長していく能力があることを示した(Sakumura et al.,Biophys.J. 89, 812-822,2005)。しかし、このモデルでは、上流の受容体及びPI3キナーゼシグナル、下流のアクチン細胞骨格形成に至る部分は、簡略化を行った。そのため、分担者の中村は、軸索成長円錐におけるFRETイメージングを行い、Gタンパク質の上流(PI3K)と下流(アクチン)の時空間計測を行い、成長円錐の形態とGタンパク質の活性分布との関係を調査した(Nakamura et al.,Mol. Brain Res. 139,277-287,2005)。今後は、成長円錐内Ca^<2+>濃度の局所性による生化学反応特性も考慮する必要があるが、石井と作村はシナプス可塑性の分子メカニズムにおける局所Ca^<2+>シグナルに関する研究を行っており(Honda et al.,Mol.Sys.Biol. doi:10.1038/msb4100035)、本研究にも応用できると考えている。

这项研究的目的是在信号转导之间创建一个融合模型，该融合模型涉及低分子量G蛋白的相互作用和细胞骨架蛋白产生的细胞运动。换句话说，我们的目标是超越蛋白质相互作用引起的“生化反应系统”，并旨在提供对生命系统（包括空间现象）的综合理解，例如“物理现象系统”，例如细胞形状的变化和细胞战术性。具体而言，使用模拟和单分子时空测量技术进行了系统生物学以阐明细胞运动的调节动力学。研究人员ISHII和其他共同赞助商Sakumura已经根据G蛋白相互作用的特征进行了模型研究，解释了神经元细胞的轴突诱导机制。为了看到现象的本质，Rho家族低分子量G蛋白的相互作用被认为与细胞骨架形成密切相关，被简化为主反应系统，并表明G蛋白的相互作用可能具有非线性响应特征。在生长锥模型中，我们假设了局部非线性反应，表明轴突具有检测和扩展细胞外诱导剂因子梯度的能力（Sakumura等人，Biophys.J。89，812-822，2005）。但是，在此模型中，简化了上游受体和PI3激酶信号以及导致肌动蛋白细胞骨架形成的下游部分。因此，共享者中村对轴突生长锥进行了FRET成像，并对G蛋白上游（PI3K）和下游（肌动蛋白）进行了时空测量，并研究了生长锥的形态与G蛋白活性的分布（Nakamura Ettival）的形态（nakamura et al.277,137,27,27,27,27,27,277,277,277,277,27）。将来，需要考虑由于生长锥体内Ca^<2+>浓度的位置引起的生化反应特征，但是Ishii和Sakumura正在对局部Ca^<2+>信号进行研究。出色地。