Systems biological analysis of signal transduction in growth cones

生长锥信号转导的系统生物学分析

• 批准号: 21300112
• 负责人: OKA Kotaro
• 金额: $ 11.73万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21300112/
• 关键词: 生体生命システム情報学; 成長円錐; セカンドメッセンジャー; Ca; サイクリックAMP; サイクリックGMP; 蛍光イメージング; システム生物学; 定量生物学; 神経回路形成; 蛍光共鳴エネルギー移動; 蛍光タンパク質センサー; マルチカラーイメージング

We developed two methods for analyzing the behavior of the growth cones in neurons : FRET-based imaging technique for visualizing the intracellular second messengers(cAMP, cGMP and Ca^<2+>) and quantitative simulation technique for intracellular second messenger concentrations and mobility(elongation and contraction) of the growth cones. Our main achievements are followings.(1) New types of FRET sensors, simultaneous fluorescent observation equipment, and a software for linear separation of fluorescence were developed for visualizing intracellular second messenger cross-talk. Using this new method, we succeeded to measure the intracellular second messenger dynamics during actively mobile growth cones in detail.(2) We developed a mathematical model, and it predicted that the concentration of cyclic nucleotide controls the frequency of the emergency of filopodia, and the turning direction of whole structure. We also developed a spatial model based on the above biochemical model. We reconstructed the turning phenomenon of a whole growth cone by setting the movement at each microdomain, which is represented by the lattices in the reaction space.

我们开发了两种分析神经元生长锥行为的方法：基于FRET的细胞内第二信使（cAMP、cGMP和Ca^2+）成像技术和细胞内第二信使浓度和生长锥运动（伸长和收缩）的定量模拟技术。我们的主要成就如下。(1)开发了新型FRET传感器、同步荧光观察设备和荧光线性分离软件，用于可视化细胞内第二信使串扰。利用这种新的方法，我们成功地测量了细胞内的第二信使动力学在积极移动的生长锥详细。(2)我们建立了一个数学模型，预测了环核苷酸的浓度控制丝状伪足出现的频率和整个结构的转向。我们还开发了一个基于上述生化模型的空间模型。我们通过在反应空间中的格子表示的每个微区设置运动，重建了整个生长锥的转动现象。

项目成果

Subcellular analysis of paxillin contribution to bradykinin-induced neurite retraction with a photoinactivatable paxillin

光灭活桩蛋白对缓激肽诱导神经突回缩的桩蛋白贡献的亚细胞分析

• 发表时间: 2010
• 作者: R. Yamazaki;Y. Nino;K. Hotta and K. Oka
• 通讯作者: K. Hotta and K. Oka

蛍光タンパク質KillerRedを用いた神経突起退縮における細胞内パキシリンの部位特異的機能の解析

使用荧光蛋白 KillerRed 分析细胞内桩蛋白在神经突收缩中的位点特异性功能

• 发表时间: 2010
• 作者: 山崎亮輔;新野祐介;堀田耕司;岡浩太郎
• 通讯作者: 岡浩太郎

マイクロ流体デバイス自動制御システムの構築

微流控装置自动控制系统的构建

• 发表时间: 2010
• 作者: 広井賀子;舟橋啓
• 通讯作者: 舟橋啓

細胞局所におけるコフィリンロッド形成の速度的解析

细胞部位丝动蛋白棒形成的动力学分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 小林孝彦;堀田耕司;岡浩太郎
• 通讯作者: 岡浩太郎

数理モテルによる神経成長円錐の運動機構解析

利用数学模型分析神经生长锥的运动机制

• 发表时间: 2010
• 作者: 佐久間逸;山崎亮輔;新野祐介;広井賀子;舟橋啓;岡浩太郎
• 通讯作者: 岡浩太郎