細胞シグナル動態研究チーム|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

細胞シグナル動態研究チーム

チームリーダー

上田 昌宏Ph.D.

自発性の分子論的理解を目指して

研究内容

本研究グループは、細胞のシグナル伝達機能が生体分子の反応ネットワークのダイナミクスによって自発的に生み出される仕組み(構築原理)と、その情報処理システムが確率的なゆらぎの影響を強く受けながらも機能する仕組み(演算原理)に興味を持っています。こうした生体分子による確率的な演算の典型例として、我々は細胞性粘菌における走化性シグナル伝達系とヒト細胞における成長因子のシグナル伝達系に焦点をあて研究を進めています。1分子計測技術などを含む最先端のイメージング技術と理論・高性能計算機を用いた数理モデル構築を組み合わせることにより、細胞のシグナル伝達を担うシステムの構築原理と演算原理の理解を目指した新しい研究手法の開発を行ないます。

研究テーマ

  • 細胞における自発的シグナル形成
  • 確率的シグナル伝達とプロセッシング
  • 細胞における自動1分子イメージング解析
  • 生物システムの階層構造における「構造化されたランダムネス」

主要論文

  • Miyagawa T, Koteishi H, Kamimura Y, et al.
    Structural basis of Gip1 for cytosolic sequestration of G protein in wide-range chemotaxis.
    Nature Communications 9, 4635 (2018) doi: 10.1038/s41467-018-07035-x
  • Matsuoka S, Ueda M
    Mutual inhibition between PTEN and PIP3 generates bistability for polarity in motile cells.
    Nature Communications 9(4481). (2018) doi: 10.1038/s41467-018-06856-0
  • Yasui M, Hiroshima M, Kozuka J, et al.
    Automated single-molecule imaging in living cells.
    Nature Communications 9. 3061 (2018) doi:10.1038/s41467-018-05524-7
  • Yanagawa M, Hiroshima M, Togashi Y, et al.
    Single-molecule diffusion-based estimation of ligand effects on G protein–coupled receptors.
    Science Signaling (2018) doi: 10.1126/scisignal.aao1917
  • Kamimura Y, Miyanaga Y, Ueda M.
    Heterotrimeric G-protein shuttling via Gip1 extends the dynamic range of eukaryotic chemotaxis.
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113(16). 4356-4361 (2016) doi: 10.1073/pnas.1516767113
  • Komatsuzaki A, Ohyanagi T, Tsukasaki Y, et al.
    Compact Halo-ligand-conjugated quantum dots for multicolored single-molecule imaging of overcrowding GPCR proteins on cell membranes.
    Small 11(12). 1396-1401 (2015) doi: 10.1002/smll.201402508
  • Yasui M, Matsuoka S, Ueda M.
    PTEN Hopping on the Cell Membrane Is Regulated via a Positively-Charged C2 Domain.
    Plos Computational Biology 10(9). e1003817 (2014) doi: 10.1371/journal.pcbi.1003817
  • Cai H, Katoh-Kurasawa M, Muramoto T, et al.
    Nucleocytoplasmic Shuttling of a GATA Transcription Factor Functions as a Development Timer.
    Science 343(6177). 1329-+ (2014) doi: 10.1126/science.1249531
  • Nishikawa M, Horning M, Ueda M, Shibata T.
    Excitable Signal Transduction Induces Both Spontaneous and Directional Cell Asymmetries in the Phosphatidylinositol Lipid Signaling System for Eukaryotic Chemotaxis. Biophysical Journal 106(3). 723-734 (2014) doi: 10.1016/j.bpj.2013.12.023
  • Okamoto M, Namba T, Shinoda T, et al.
    TAG-1-assisted progenitor elongation streamlines nuclear migration to optimize subapical crowding. Nature Neuroscience 16(11). 1556-1566 (2013) doi: 10.1038/nn.3525
  • Matsuoka S, Shibata T, Ueda M.
    Asymmetric PTEN Distribution Regulated by Spatial Heterogeneity in Membrane-Binding State Transitions. Plos Computational Biology 9(1). e1002862 (2013) doi: 10.1371/journal.pcbi.1002862
  • Nishimura SI, Ueda M, Sasai M.
    Non-Brownian dynamics and strategy of amoeboid cell locomotion. Physical Review E 85(4). 041909 (2012) doi: 10.1103/PhysRevE.85.041909
  • Tsujioka M, Yumura S, Inouye K, et al.
    Talin couples the actomyosin cortex to the plasma membrane during rear retraction and cytokinesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109(32). 12992-12997 (2012) doi: 10.1073/pnas.1208296109
  • Arai Y, Shibata T, Matsuoka S, et al.
    Self-organization of the phosphatidylinositol lipids signaling system for random cell migration. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107(27). 12399-12404 (2010) doi: 10.1073/pnas.0908278107

業績一覧