上田 昌宏

細胞におけるゆらぎの階層性と情報統合ダイナミクス

グラント番号：JPMJCR21E1

研究代表者

上田 昌宏

研究概要

真核細胞の走性行動を担う細胞内情報処理システムを対象として、システムを構成する分子群の確率的分子特性を１分子・超解像顕微鏡法によって定量的に解析し、計測結果に基づく１分子粒度細胞シミュレーションにより情報処理・運動調節機能の時空間ダイナミクスを計算機内に再現します。これにより、シグナル分子の分子数ゆらぎが利用されて細胞の柔軟な環境探索が実現される「ゆらぎの階層性」と情報統合の仕組みを解明します。

河西 春郎

シナプスの力学カップリングを担う軸索終末機構

グラント番号：JPMJCR21E2

研究代表者

河西 春郎

主たる共同研究者

窪田 芳之	自然科学研究機構 生理学研究所　特任研究員
平林 祐介	東京大学 大学院工学系研究科　准教授
窪田 芳之	理化学研究所 脳神経科学研究センター　客員主管研究員

研究概要

軸索の力学応答の原因を、光学顕微鏡（超解像STED、共焦点、２光子顕微鏡）を用いる生理学的な研究と、TEMやFIB-SEMという定量的電子顕鏡法と組み合わせて解明する。特に小胞内クラスターの分泌動態やSNARE分子の超分子構造に着目する。これに伴い、遺伝学的金粒子法を用いた単分子電顕法や軸索の化学的操作法を開発する。

加藤 晃一

ゴルジ体の動態解明に基づく糖鎖修飾の制御

グラント番号：JPMJCR21E3

研究代表者

加藤 晃一

主たる共同研究者

甲賀 大輔	旭川医科大学 医学部　准教授
戸島 拓郎	理化学研究所 光量子工学研究センター　上級研究員
光山 統泰	産業技術総合研究所 人工知能研究センター　研究チーム長

研究概要

タンパク質の糖鎖修飾を制御することはバイオ医薬開発における重要課題です。本研究は糖鎖修飾の舞台としてのゴルジ体に着目し、その微細構造の時空間ダイナミクスと糖タンパク質の輸送経路を明らかにします。複雑に区画化されたゴルジ体における糖転移酵素の局在とカーゴ分子の選別輸送の分子機構を探査することにより、分泌経路のプログラムを読み解き、それを改変することでタンパク質の糖鎖修飾を制御することを目指します。

清水 敏之

Toll様受容体の応答を決定する時空間リソソームダイナミクス

グラント番号：JPMJCR21E4

研究代表者

清水 敏之

主たる共同研究者

田口 友彦	東北大学 大学院生命科学研究科　教授
三宅 健介	千葉大学 未来粘膜ワクチン研究開発シナジー拠点　特任教授

研究概要

リソソームに局在する核酸認識TLRは病原体センサーとして自然免疫応答を誘導することは良く知られています。一方、リソソーム内の代謝産物の過剰蓄積時には代謝センサーとしてストレス応答を誘導し生存増殖誘導を引き起こすことを我々は見出しています。本研究では病原体センサー複合体、代謝センサー複合体の分子基盤を解明したうえで、それらの応答の転換・制御に時空間リソソームダイナミクスが果たす役割を解明します。

西田 紀貴

インセルNMR計測による細胞内蛋白質の構造・動態・機能解明

グラント番号：JPMJCR21E5

研究代表者

西田 紀貴

主たる共同研究者

池谷 鉄兵

東京都立大学 大学院理学研究科　准教授

研究概要

本研究では、①細胞内タンパク質の動的構造平衡やアンサンブル構造を解析する手法、②ノックアウト細胞を用いた細胞内制御因子の制御パラメーターの抽出法、③細胞内で局在化した標的タンパク質を高感度に検出するIn-cell NMR技術を開発する。開発した手法を細胞内で局所的に形成されるLLPSなどの高次構造体に適用し、細胞内構造体の機能発現との因果関係を動的構造の観点から定量的に明らかにする。

深川 竜郎

動原体超分子複合体の構造ダイナミクス

グラント番号：JPMJCR21E6

研究代表者

深川 竜郎

主たる共同研究者

鐘巻 将人	情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所　教授
広田 亨	（公財）がん研究会 がん研究所　部長

研究概要

動原体は、染色体の分配に必須な、100種以上のタンパク質で構成される超分子複合体である。多くの研究が進展しているが、動原体構造が細胞内でどのような制御を受け、染色体分配を達成させているかについて、不明な点も多い。本研究では、クライオEMを活用した構造研究、高精度イメージング、遺伝学を組み合わせ、動原体複合体の構造変化と染色体分配との関連を細胞の文脈において理解する。