真核生物の走化性経路における活性化Rasの順応は非干渉性フィードフォワード制御によって支配される

Sci. Signal., 3 January 2012
Vol. 5, Issue 205, p. ra2
[DOI: 10.1126/scisignal.2002413]

Kosuke Takeda¹, Danying Shao², Micha Adler³, Pascale G. Charest¹, William F. Loomis¹, Herbert Levine², Alex Groisman³, Wouter-Jan Rappel^2*, and Richard A. Firtel^1*

¹ Section of Cell and Developmental Biology, Division of Biological Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA.
² Department of Physics, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA.
³ Center for Theoretical Biological Physics, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA.

* To whom correspondence should be addressed. E-mail: rappel@physics.ucsd.edu (W.-J.R.); rafirtel@ucsd.edu (R.A.F.)

要約：シグナル伝達系の順応では、順応の際に入力が変化すると、出力は固定されたベースラインに戻る。また、この順応にはしばしばネガティブフィードバックループが関与し、順応は真核生物の走化性において重要な役割を果たしていることが多い。われわれは、Gタンパク質共役受容体のすぐ下流にある真核生物の走化性経路が、化学誘因物質の一律な濃度変化に対して示す動的応答について測定した。活性化Rasの応答は、ほぼ完全な順応を示したことから、われわれは完全な順応をもたらすことができる2つの単純なネットワークトポロジーに関する数理モデルを用いて、その結果を適合させようとした。すると、非干渉性フィードフォワードネットワークのみが実験結果を正確に記述した。この解析によって、このRas経路の順応は、ネガティブフィードバックループを介するのではなく、上流の構成要素の比例的な活性化を介して達成されることが明らかになった。さらに、これらの結果は、局所励起、勾配感知に対する広範囲の抑制機構とも一致し、おそらく、包括的抑制因子として作用するRasのグアノシントリホスファターゼ活性化タンパク質とも一致する。

K. Takeda, D. Shao, M. Adler, P. G. Charest, W. F. Loomis, H. Levine, A. Groisman, W.-J. Rappel, R. A. Firtel, Incoherent Feedforward Control Governs Adaptation of Activated Ras in a Eukaryotic Chemotaxis Pathway. Sci. Signal. 5, ra2 (2012).