第二回定量生物学の会準備会プログラム - Revision history

Ksugimura: /* GPCRモノマー・ダイマーの動的平衡: １分子蛍光追跡法による直接観察 */

2008-10-10T14:58:57Z

GPCRモノマー・ダイマーの動的平衡: １分子蛍光追跡法による直接観察

← Older revision		Revision as of 14:58, 10 October 2008
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	=== GPCRモノマー・ダイマーの動的平衡: １分子蛍光追跡法による直接観察===		=== GPCRモノマー・ダイマーの動的平衡: １分子蛍光追跡法による直接観察===
	Gタンパク質共役型受容体はGPCRとも呼ばれ、大きな受容体グループを形成しており、その機能が多岐に渡ることなどから創薬分野での主要なターゲットになっている。近年、少なくない数のGPCRについて、ダイマー、もしくはオリゴマー形成がFRET（蛍光共鳴エネルギー移動）、もしくは、BRET（生物発光共鳴エネルギー移動）をもちいて報告されている。しかし、これらの報告は定量性に乏しく、何割の受容体がダイマーを形成しているか、それらの寿命はどれくらいかと言った、ダイマーの性質を表す動的なパラメータは全く分かっていない。そこで私は、GPCRの一つであり、また、走化性因子受容体としても知られている、Formyl Peptide Receptor（FPR）をモデルとして用いて研究を行うことにした。蛍光リガンドを取り込みの起こらないミュータントFPRに結合させることで、生細胞膜上でFPRを一分子ずつ可視化し、これらの輝点を観察することにより、会合体の割合を具体的に求めた。この際、光学分解能以下に２つの輝点が入ることによる、見かけのダイマーを除く事で、定量的にFPRのダイマーの割合を求めた。その結果、１）リガンドの解離定数を求めることができ、さらに、２）FPRの発現量が~~~1.3 分子~~/平方ミクロン（生体内の10%以下）というきわめて少ない面密度の時に、約３０％の受容体がダイマーを形成しているらしく、３）さらにこのFPRダイマーは、動的に生成消滅を繰り返しているらしいことが分かった。このように、ダイマーのさまざまな動的パラメータを決定する事で、GPCRダイマーの機能を解明する端緒になると考えている。		Gタンパク質共役型受容体はGPCRとも呼ばれ、大きな受容体グループを形成してお
			り、その機能が多岐に渡ることなどから創薬分野での主要なターゲットになってい
			る。近年、少なくない数のGPCRについて、ダイマー、もしくはオリゴマー形成がFRET（蛍光共鳴エネルギー移動）、もしくは、BRET（生物発光共鳴エネルギー移動）をもちいて報告されている。しかし、これらの報告は定量性に乏しく、何割の受容体がダイマーを形成しているか、それらの寿命はどれくらいかと言った、ダイマーの性質を表す動的なパラメータは全く分かっていない。そこで私は、GPCRの一つであり、また、走化性因子受容体としても知られている、Formyl Peptide Receptor（FPR）をモデルとして用いて研究を行うことにした。蛍光リガンドを取り込みの起こらないミュータントFPRに結合させることで、生細胞膜上でFPRを一分子ずつ可視化し、これらの輝点を観察することにより、会合体の割合を具体的に求めた。この際、光学分解能以下に２つの輝点が入ることによる、見かけのダイマーを除く事で、定量的にFPRのダイマーの割合を求めた。その結果、１）リガンドの解離定数を求めることができ、さらに、２）FPRの発現量が~９０００分子/細胞という、従来のFRET/BRET実験の条件と比べてきわめて少ない発現量（ただし、生体内での発現量と同等レベル）の時に、約３０％の受容体がダイマーを形成しているらしいことが分かった。このように、GPCRダイマーの平衡パラメータを実際の生態膜上で具体的に決定する事で、GPCRダイマーの機能を解明する端緒になると考えている。
	*氏名笠井倫志		*氏名笠井倫志
	*所属京都大学再生医科学研究所ナノバイオプロセス研究領域/楠見膜機構プロジェクト, ICORP,JST		*所属京都大学再生医科学研究所ナノバイオプロセス研究領域/楠見膜機構プロジェクト, ICORP,JST

Ksugimura: /* 参加者名簿 */

2008-10-07T10:45:28Z

参加者名簿

← Older revision		Revision as of 10:45, 7 October 2008
Line 44:		Line 44:
	*休憩		*休憩
	*全体討論(16:30~18:30)		*全体討論(16:30~18:30)

	~~== 参加者名簿 ==~~
	~~敬称略／アイウエオ順~~
	*青木一洋（京都大学）
	*荒田幸信（理研・CDB）
	*笠井倫志（京都大学）
	*黒澤元（東京大学・ERATO 複雑数理プロジェクト）
	*小林妙子（京都大学・影山研）
	*小林徹也（理研・CDB/学振）
	*佐藤雅之（大阪大学）
	*杉村薫（理研・和光・宮脇研）
	*鈴木誉保（理研・CDB）
	*高木拓明（奈良医科大学）
	*塚田祐基（奈良先端）
	*中村哲也（大阪大学）
	*二階堂愛（理研・CDB）
	*原田崇広（福井大学）
	*広井賀子 (EMBL-EBI)
	*藤森俊彦（京都大学）
	*舟橋啓 (慶應義塾大学）
	*前多裕介（東京大学・佐野研）

Ksugimura: /* 全体討論のたたき台 */

2008-10-07T10:45:12Z

全体討論のたたき台

← Older revision		Revision as of 10:45, 7 October 2008
Line 155:		Line 155:
	##会の名称は会を表すのに適切か？		##会の名称は会を表すのに適切か？
	#そのほか積極的に議題を募集します		#そのほか積極的に議題を募集します

			== 参加者名簿 ==
			敬称略／アイウエオ順
			*青木一洋（京都大学）
			*荒田幸信（理研・CDB）
			*笠井倫志（京都大学）
			*黒澤元（東京大学・ERATO 複雑数理プロジェクト）
			*小林妙子（京都大学・影山研）
			*小林徹也（理研・CDB/学振）
			*佐藤雅之（大阪大学）
			*杉村薫（理研・和光・宮脇研）
			*鈴木誉保（理研・CDB）
			*高木拓明（奈良医科大学）
			*塚田祐基（奈良先端）
			*中村哲也（大阪大学）
			*二階堂愛（理研・CDB）
			*原田崇広（福井大学）
			*広井賀子 (EMBL-EBI)
			*藤森俊彦（京都大学）
			*舟橋啓 (慶應義塾大学）
			*前多裕介（東京大学・佐野研）

Ksugimura: /* 全体討論のたたき台 */

2008-10-07T10:40:13Z

全体討論のたたき台

@@ Line 66: / Line 66: @@
 *前多裕介（東京大学・佐野研）
-== 全体討論のたたき台 ==
 == 発表要旨 ==

Ksugimura: /* 発表要旨 */

2008-10-07T10:39:52Z

発表要旨

← Older revision		Revision as of 10:39, 7 October 2008
Line 153:		Line 153:
	*所属京都大学大学院生命科学研究科生体制御学		*所属京都大学大学院生命科学研究科生体制御学
	*専門細胞生物学		*専門細胞生物学

			== 全体討論のたたき台 ==
			#定量的な生物学におけるBiological Question
			##どんな問題に定量的アプローチが不可欠か？逆に定量では解けない問題はなにか？（分子生物学の範疇の問題は何か？）
			##そのような問題はどれくらいあるのか？
			##旧来のバイオロジー・バイオロジストもそれを共有できるのか？
			##定量的な生命科学があつかう問題は、物理的・数理的な素養が無いと面白いとは思わないのか？
			#定量的なアプローチや技術
			##必要としている人、期待している人はどれくらいいるか？
			##どうしたらそういう人たちを動かせるのか？
			##今定量的な方法論のコアになりつつある技術は？
			##今はないけれど必要な技術は？
			#定量に関わる人々・連携体制
			##各領域どれくらいの人が定量的な方向性に実際すでに関わっているのか？その割合は
			##各領域どれくらいの人が定量的な方向性に期待を持っているのか？その割合は
			##すでに関わっている人々はどうやって目の前の定量特有の問題を解決しているのか？
			##定量的な方向性は１つの研究室だけで解決できるのか？
			##領域間の連携は必要か？具体的にどういった連携が必要か？
			##どうやって領域間の相互理解を深めてゆくか？
			##そのための具体的な仕掛けはなにか？
			#会について
			##会について何を求めるのか？
			##会に何ができるか？
			##具体的に会をとおして行いたいことは無いか？（研究会企画など）
			##会の名称は会を表すのに適切か？
			#そのほか積極的に議題を募集します

Crmind: 第二回定量生物の会準備会プログラム moved to 第二回定量生物学の会準備会プログラム

2008-10-04T04:39:39Z

第二回定量生物の会準備会プログラム moved to 第二回定量生物学の会準備会プログラム

← Older revision	Revision as of 04:39, 4 October 2008
(No difference)

Crmind: /* 細胞内シグナル伝達の定量的な解析 */

2008-10-02T12:33:52Z

細胞内シグナル伝達の定量的な解析

← Older revision		Revision as of 12:33, 2 October 2008
Line 150:		Line 150:
	===細胞内シグナル伝達の定量的な解析===		===細胞内シグナル伝達の定量的な解析===
	細胞内シグナル伝達は、極論すると、生体物質の物理化学的な法則に従った拡散や化学反応の連鎖である。従って、要素間の反応や拡散等のパラメーターを指定することで、細胞内シグナル伝達をコンピューター上でシミュレートすることができる。これまでにも、細胞内シグナル伝達に関するモデル化・シミュレーションの理論的な研究は試みられてきた。また、近年のシステムズバイオロジーの機運の高まりに応じて、細胞内シグナル伝達研究においても実験と理論が融合した研究が報告され始めている。しかし現状では実験と理論の間に大きな隔たりが存在し、そのどちらもがリアルな細胞を描像しているとは言い難い状況である。例えば、EGF-Ras-MAPKシグナル伝達経路１つを取ってみても、数多くのモデルが存在し、そのどれもが別々の主張をしているのである。では、どのようにしたらよりリアルな細胞をモデル化できるのか？現状のように数多くのモデルが存在する限り、おそらくEGF-Ras-MAPKシグナル伝達経路のモデル研究は収束することはないだろう。このような細胞内シグナル伝達のモデリング研究の現状を鑑みて、私は、①泥臭くても定量的なパラメーターを自分の手で取得し、②それを用いてモデル化・シミュレーションし、③さらに必要なパラメーターの取得、モデルの改善を行う、このような過程を繰り返すことがより生き生きとした細胞モデルに近づくために必要であると考えるに至った。本発表では、その一例について紹介させていただく。		細胞内シグナル伝達は、極論すると、生体物質の物理化学的な法則に従った拡散や化学反応の連鎖である。従って、要素間の反応や拡散等のパラメーターを指定することで、細胞内シグナル伝達をコンピューター上でシミュレートすることができる。これまでにも、細胞内シグナル伝達に関するモデル化・シミュレーションの理論的な研究は試みられてきた。また、近年のシステムズバイオロジーの機運の高まりに応じて、細胞内シグナル伝達研究においても実験と理論が融合した研究が報告され始めている。しかし現状では実験と理論の間に大きな隔たりが存在し、そのどちらもがリアルな細胞を描像しているとは言い難い状況である。例えば、EGF-Ras-MAPKシグナル伝達経路１つを取ってみても、数多くのモデルが存在し、そのどれもが別々の主張をしているのである。では、どのようにしたらよりリアルな細胞をモデル化できるのか？現状のように数多くのモデルが存在する限り、おそらくEGF-Ras-MAPKシグナル伝達経路のモデル研究は収束することはないだろう。このような細胞内シグナル伝達のモデリング研究の現状を鑑みて、私は、①泥臭くても定量的なパラメーターを自分の手で取得し、②それを用いてモデル化・シミュレーションし、③さらに必要なパラメーターの取得、モデルの改善を行う、このような過程を繰り返すことがより生き生きとした細胞モデルに近づくために必要であると考えるに至った。本発表では、その一例について紹介させていただく。
	氏名青木一洋		*氏名青木一洋
	所属京都大学大学院生命科学研究科生体制御学		*所属京都大学大学院生命科学研究科生体制御学
	専門細胞生物学		*専門細胞生物学

Crmind: /* 動的な細胞現象の定量化と時系列画像処理 */

2008-10-02T12:33:44Z

動的な細胞現象の定量化と時系列画像処理

← Older revision		Revision as of 12:33, 2 October 2008
Line 144:		Line 144:
	=== 動的な細胞現象の定量化と時系列画像処理===		=== 動的な細胞現象の定量化と時系列画像処理===
	ライブセルイメージングの発展により、細胞が生きた状態での形の変化や動き、タンパク質や分子の局在変化、動態が分かるようになってきた。この技術は動的な細胞機能を理解するために重要であるが、新たな問題を生物学に持ち込んでいる。つまり、複雑で大量なデータである動画を、生物学的な問題意識に基づいて解析する技術の必要性である。この問題の重要性と難しさはあまり認識されていないように思われるため、問題を概観し、FRET画像の解析という例をとって、具体的な研究方向性を示す。また、この様なアプローチと今後さらに関わりが深くなるであろう、統計や数理モデルとの接点についても触れたいと思います。		ライブセルイメージングの発展により、細胞が生きた状態での形の変化や動き、タンパク質や分子の局在変化、動態が分かるようになってきた。この技術は動的な細胞機能を理解するために重要であるが、新たな問題を生物学に持ち込んでいる。つまり、複雑で大量なデータである動画を、生物学的な問題意識に基づいて解析する技術の必要性である。この問題の重要性と難しさはあまり認識されていないように思われるため、問題を概観し、FRET画像の解析という例をとって、具体的な研究方向性を示す。また、この様なアプローチと今後さらに関わりが深くなるであろう、統計や数理モデルとの接点についても触れたいと思います。
	氏名塚田祐基		*氏名塚田祐基
	所属奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科		*所属奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科
	専門画像解析、数理生物学		*専門画像解析、数理生物学

	===細胞内シグナル伝達の定量的な解析===		===細胞内シグナル伝達の定量的な解析===

Crmind: /* 細胞内情報伝達経路の変調手法の開発 */

2008-10-02T12:33:35Z

細胞内情報伝達経路の変調手法の開発

← Older revision		Revision as of 12:33, 2 October 2008
Line 138:		Line 138:
	===細胞内情報伝達経路の変調手法の開発===		===細胞内情報伝達経路の変調手法の開発===
	細胞運動、増殖や分化といった細胞機能を担う細胞内情報伝達経路は多くの分子から構成される複雑なネットワークによって構成されている。このネットワークによる情報処理メカニズムを調べるためには入出力関係を定量的に調べるだけでなく、その構成要素である分子に変調を加えたときに出力にどのような影響を及ぼすのかを検討することが重要である。細胞内情報伝達経路の分子に変調を加える手段として、これまで目的分子のノックアウやRNAiなどの手法が用いられてきた。これらの手法は分子の活性を阻害することで細胞機能における分子の役割を同定してきた。次の段階として、分子の活性の変化がネットワークにどのような影響を与え、最終的に細胞機能にどのような変化をもたらすのかといった動的な側面に関する定量的な情報を得ることが重要である。本研究は電位感受性部位と酵素活性部位を併せ持つ新規膜タンパク質であるVSP (Voltage sensitive protein)を用いて、任意のタイミングで生細胞内において情報伝達経路分子の活性をスイッチできるようになったことを報告する。通常、細胞性粘菌は誘引物質の存在下において走化性応答を示すが、PTEN(Phosphatase and Tensin homolog)と呼ばれる分子を欠損した細胞は著しく効率の低い走化性応答を示す。このPTEN欠損細胞にVSPを発現させた細胞は、外部からの電気刺激印加後に運動性を変化させて、効率のよい走化性応答を示すようになった。この技術は生細胞内において情報伝達経路分子の活性を外部操作することを可能にするものであり、細胞内分子ネットワークの動的な性質に関する定量的な理解を深めるために有用であると考えられる。また、電気シグナルを用いて細胞の行動を制御するという工学的応用の可能性をも開くものである。		細胞運動、増殖や分化といった細胞機能を担う細胞内情報伝達経路は多くの分子から構成される複雑なネットワークによって構成されている。このネットワークによる情報処理メカニズムを調べるためには入出力関係を定量的に調べるだけでなく、その構成要素である分子に変調を加えたときに出力にどのような影響を及ぼすのかを検討することが重要である。細胞内情報伝達経路の分子に変調を加える手段として、これまで目的分子のノックアウやRNAiなどの手法が用いられてきた。これらの手法は分子の活性を阻害することで細胞機能における分子の役割を同定してきた。次の段階として、分子の活性の変化がネットワークにどのような影響を与え、最終的に細胞機能にどのような変化をもたらすのかといった動的な側面に関する定量的な情報を得ることが重要である。本研究は電位感受性部位と酵素活性部位を併せ持つ新規膜タンパク質であるVSP (Voltage sensitive protein)を用いて、任意のタイミングで生細胞内において情報伝達経路分子の活性をスイッチできるようになったことを報告する。通常、細胞性粘菌は誘引物質の存在下において走化性応答を示すが、PTEN(Phosphatase and Tensin homolog)と呼ばれる分子を欠損した細胞は著しく効率の低い走化性応答を示す。このPTEN欠損細胞にVSPを発現させた細胞は、外部からの電気刺激印加後に運動性を変化させて、効率のよい走化性応答を示すようになった。この技術は生細胞内において情報伝達経路分子の活性を外部操作することを可能にするものであり、細胞内分子ネットワークの動的な性質に関する定量的な理解を深めるために有用であると考えられる。また、電気シグナルを用いて細胞の行動を制御するという工学的応用の可能性をも開くものである。
	氏名佐藤雅之		*氏名佐藤雅之
	所属大阪大学大学院生命機能研究科		*所属大阪大学大学院生命機能研究科
	専門生物物理、細胞運動、シグナル伝達		*専門生物物理、細胞運動、シグナル伝達


	=== 動的な細胞現象の定量化と時系列画像処理===		=== 動的な細胞現象の定量化と時系列画像処理===

Crmind: /* 細胞の自発運動から探る走性情報処理 */

2008-10-02T12:33:27Z

細胞の自発運動から探る走性情報処理

← Older revision		Revision as of 12:33, 2 October 2008
Line 132:		Line 132:
	===細胞の自発運動から探る走性情報処理===		===細胞の自発運動から探る走性情報処理===
	細胞の走性応答は、自発運動を適切にバイアスすることによって実現されると考えられる。そこで細胞性粘菌を用いて、自発運動の詳細な計測実験を行い、その振舞いを定量的に記述する現象論モデルを同定した。さらに、入力を定量的に制御可能である電場印可実験系を用いて、粘菌の走電性応答を同様に詳細に計測し、その応答特性を同定した。その上で、自発運動のモデルを拡張することにより、その定量的な記述が可能であることを明らかにした。その結果、粘菌の走電性応答は、自発運動を適度にバイアスすることによって実現されており、そのバイアス強度は電場強度と比較的広い領域にわたって線形の関係にあることが確認された。		細胞の走性応答は、自発運動を適切にバイアスすることによって実現されると考えられる。そこで細胞性粘菌を用いて、自発運動の詳細な計測実験を行い、その振舞いを定量的に記述する現象論モデルを同定した。さらに、入力を定量的に制御可能である電場印可実験系を用いて、粘菌の走電性応答を同様に詳細に計測し、その応答特性を同定した。その上で、自発運動のモデルを拡張することにより、その定量的な記述が可能であることを明らかにした。その結果、粘菌の走電性応答は、自発運動を適度にバイアスすることによって実現されており、そのバイアス強度は電場強度と比較的広い領域にわたって線形の関係にあることが確認された。
	氏名高木拓明		*氏名高木拓明
	所属奈良県立医科大学医学部物理学教室		*所属奈良県立医科大学医学部物理学教室
	専門生物物理、非線形・複雑系		*専門生物物理、非線形・複雑系

	===細胞内情報伝達経路の変調手法の開発===		===細胞内情報伝達経路の変調手法の開発===