細胞内タンパク質動態と細胞応答の１細胞同時計測で解き明かす情報伝達機構の基本原理

通过同时单细胞测量细胞内蛋白质动力学和细胞反应阐明信息传递机制的基本原理

基本信息

批准号：
21K06097
负责人：
福岡創
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大腸菌は小さな細胞の中に，高等生物と同じようなセンシング能，情報処理能，運動能を有しているが，単純な大腸菌ですら，細胞の応答を細胞内でのタンパク質動態（局在，活性，分子数，相互作用）として理解するには至っていない．本研究は１細胞内FRETや走化性タンパク質の細胞内動態と共に，最終出力のべん毛モーター回転を同時計測することで，大腸菌１細胞における情報伝達を，細胞内のタンパク質動態と細胞応答の相関関係を直接的に理解し，情報伝達の基本原理を細胞内のタンパク質動態レベルで明らかにすることを目的としている．R4年度の研究では，本研究の目的のために，（１）FRETによる細胞内情報伝達タンパク質（CheYp）濃度とべん毛モーターの同時計測，また，（２）走化性タンパク質CheBの細胞内動態とのべん毛モーターの同時計測により，走化性応答時における細胞内タンパク質の動態と実際の細胞応答の相関関係を明らかにすべく計測を続けている．現在（２）の成果を論文発表するために準備を行っている．また我々は，（３）無刺激環境下（定常状態）において，細胞極にクラスター化した受容体の自発的な活性化／不活性化がCheYp濃度の揺らぎを生じさせている．我々は，走化性システムのリセットを担うCheR/CheBを介した受容体のメチル化レベルの変動が，この受容体クラスターの自発的な活性化／不活性化を生じさせていることを明らかにし，この成果を論文としてJournal of bacteriologyに発表した．

大肠杆菌在其小细胞中具有与高等生物类似的感知、信息处理和运动能力，但即使是简单的大肠杆菌也无法通过控制细胞内蛋白质动态（定位、定位等）活性、数量来控制细胞反应。分子和相互作用）。在本研究中，我们同时测量了细胞内FRET和趋化蛋白的细胞内动力学，以及鞭毛运动旋转的最终输出，以确定细胞内蛋白动力学和细胞反应之间的相关性，本研究的目的是直接了解。细胞内蛋白质动力学水平信息传递的基本原理。在R4研究中，为了本研究的目的，我们（1）通过FRET同时测量细胞内信号蛋白（CheYp）浓度和鞭毛运动，以及（2）通过同时测量鞭毛来测量趋化蛋白CheB的细胞内动态。电机，我们正在继续测量趋化反应期间细胞内蛋白质动态与实际细胞反应之间的相关性。我们目前正准备在论文中展示（2）的结果。我们还发现 (3) 聚集在细胞极的受体的自发激活/失活会导致非刺激环境（稳态）中 CheYp 浓度的波动。我们发现，CheR/CheB 介导的受体甲基化水平的波动负责重置趋化系统，导致该受体簇的自发激活/失活。该结果作为论文发表在《细菌学杂志》上。