生細胞イメージングによるＥＲＫ　ＭＡＰＫ経路におけるシグナル伝達動態の定量解析

使用活细胞成像定量分析 ERK MAPK 通路中的信号转导动力学

• 批准号: 14J03140
• 负责人: 新土 優樹
• 金额: $ 1.96万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research (2016)Osaka University (2014-2015)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03140/
• 关键词: 細胞内情報伝達; 数理モデル; 生化学反応ネットワーク; モデル推定; EMアルゴリズム; パーティクルスムーザー; Lasso; 核移行; スイッチ応答; セミインタクトアッセイ; ヌクレオポリン; ERK; MAPK; EGF; PC12

本研究課題では、実験・理論・計算を複合的に用いた解析により、細胞の運命決定に重要なERK (extracellular signal-regulated kinase) 経路をはじめとする細胞内反応ネットワークの動態を詳細に特徴付けることを目的にしている。27年度までに，生細胞蛍光イメージングを中心とした実験的手法により、ERK経路における応答特性を詳細に解析した。28年度は、これまでに得られた実験データや数値シミュレーションデータを、理論・計算を中心とした手法により詳細に解析した。特に、生細胞蛍光イメージングによって取得可能な1細胞解像度の時系列データを想定し、そのダイナミクスから背後にある反応ネットワークを推定する解析手法の開発を行った。具体的には、パーティクルスムーザーとL1正則化の手法をEMアルゴリズムの枠組みに取り込んだ手法を開発した。その結果として、人工データを用いた解析から、本手法では2-3 nodeのネットワークの構造と反応パラメータをほぼ正しく推定できることを確認した。非線形な反応を扱える点、生化学反応ネットワークにおける正則化の方法を定式化した点が本研究の特徴である。

在这项研究中，使用实验，理论和计算综合的分析来区分细胞反应网络的动力学，包括途径（细胞外信号 - 规则 - 尖端），这对于细胞命运而言很重要。根据2017财年，对以活细胞荧光成像为中心的实验方法进行了详细分析ERK途径中的响应特征。在2018财年，我们分析了详细获得的实验数据和数值模拟数据，重点是理论和计算。特别是，我们开发了一种分析方法，该方法估计动力学背后的反应网络，假设一个细胞分辨率的时间 - 序列数据可以通过活细胞荧光成像获得。具体来说，我们已经开发了一种派对皇冠音乐和L1正则化的技术，以EM算法框架。结果，已经证实，使用人工数据的分析几乎可以在2-3个节点网络结构和反应参数的方法中正确估计。这项研究的特征是它可以处理非线性反应，并且制定了生化反应网络中的正则化方法。

项目成果

増殖因子刺激に対するswitch-likeなERKの核移行応答

ERK 对生长因子刺激的类似开关核易位反应

• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Shindo;K. Iwamoto;K. Mouri;K. Hibino;M. Tomita;H. Kosako;Y. Sako and K. Takahashi.;新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一
• 通讯作者: 新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一

核膜孔複合体によるswitch-likeなERK応答の制御

核孔复合物对开关样 ERK 反应的控制

• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Shindo;K. Iwamoto;K. Mouri;K. Hibino;M. Tomita;H. Kosako;Y. Sako and K. Takahashi.;新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一;新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一
• 通讯作者: 新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一

Conversion of graded phosphorylation into switch-like nuclear translocation via autoregulatory mechanisms in ERK signalling.

• DOI: 10.1038/ncomms10485
• 发表时间: 2016-01-20
• 期刊: Nature communications
• 影响因子: 16.6
• 作者: Shindo Y;Iwamoto K;Mouri K;Hibino K;Tomita M;Kosako H;Sako Y;Takahashi K
• 通讯作者: Takahashi K

PC12細胞におけるスイッチ的なERKの核移行応答

PC12细胞中ERK的类似开关核转位反应

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Shindo;K. Iwamoto;K. Mouri;K. Hibino;M. Tomita;H. Kosako;Y. Sako and K. Takahashi.;新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一;新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一;新土優樹，岩本一成，毛利一成，日比野佳代，冨田勝，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一;新土優樹，岩本一成，毛利一成，日比野佳代，佐甲靖志，高橋恒一
• 通讯作者: 新土優樹，岩本一成，毛利一成，日比野佳代，佐甲靖志，高橋恒一

Analog-to-digital Conversion in the Cellular Signaling System

蜂窝信号系统中的模数转换

• DOI: 10.2142/biophys.56.334
• 发表时间: 2016
• 期刊: Seibutsu Butsuri
• 作者: Kazunari Iwamoto;Yuki Shindo;Koichi Takahashi;新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一
• 通讯作者: 新土優樹，小迫英尊，佐甲靖志，高橋恒一