コンピュータによる時空間解析によってWAVE2とコフィリンを共刺激に媒介されるT細胞アクチンの動態の共同調節因子として同定

Sci. Signal. 19 Apr 2016:
Vol. 9, Issue 424, pp. rs3
DOI: 10.1126/scisignal.aad4149

Kole T. Roybal^1,2,*,†, Taráz E. Buck^3,†, Xiongtao Ruan^3,†, Baek Hwan Cho^3,‡, Danielle J. Clark¹, Rachel Ambler¹, Helen M. Tunbridge¹, Jianwei Zhang^3,§, Paul Verkade⁴, Christoph Wülfing^1,2,5,¶||, and Robert F. Murphy^3,6,7,¶||

¹ School of Cellular and Molecular Medicine, University of Bristol, Bristol BS8 1TD, UK.
² Department of Immunology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, USA.
³ Computational Biology Department, School of Computer Science, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15213, USA.
⁴ School of Biochemistry, University of Bristol, Bristol BS8 1TD, UK.
⁵ Department of Cell Biology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, USA.
⁶ Departments of Biological Sciences, Biomedical Engineering, and Machine Learning, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15213, USA.
⁷ Freiburg Institute for Advanced Studies and Faculty of Biology, Albert Ludwig University of Freiburg, Freiburg im Breisgau 79104, Baden-Württemberg, Germany.

|| Corresponding author. E-mail: christoph.wuelfing@bristol.ac.uk (C.W.); murphy@cmu.edu (R.F.M.)

* Present address: University of California, San Francisco, 600 16th Street, San Francisco, CA 94158, USA.

† These authors contributed equally to this work.

‡ Present address: Samsung Advanced Institute of Technology, 130 Samsung-ro, Yeongtong-gu, Suwon-si, Gyeonggi-do, 443-803, Korea.

§ Present address: School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou Higher Education Mega Center, Panyu District, Guangzhou, Guangdong 510000, China.

¶ Joint senior authors.

要約 蛍光顕微鏡は、細胞内の調節システムを調べるための空間的・時間的情報が得られることから、細胞生物学研究における最強ツールの1つとなっている。この技術では、個々の生細胞内に数千ヵ所という解像度のシグナル強度としてデータを生成することができる。しかし、細胞間の広範な多様性を考慮すると、これらのデータから、さまざまな細胞や条件をまたいで比較できるような3次元または4次元のタンパク質濃度マップをそのまま構築することはできない。われわれは、多くの細胞から得た画像データの比較を可能にする手法を開発し、その手法をT細胞の活性化におけるアクチン動態の研究に適用している。T細胞におけるT細胞受容体（TCR）による抗原認識は、共刺激受容体CD28の関与によって増幅される。われわれは、TCRシグナルが強い状況下で、CD28が関与している、または阻害されているという条件下でT細胞の多くの動きについてデータを生成するために、アクチンと8つの主要なアクチン調節因子を画像化した。コンピュータ解析では、共刺激遮断による主な作用がアクチン核形成のアクチベーターWAVE2（ウィスコット・アルドリッチ症候群タンパク質ファミリーファミリーベルプロリン相同タンパク質2）とアクチン切断タンパク質コフィリンのFアクチンへの動員減少であることが示された。WAVE2とコフィリンの活性を再構成すると、共刺激遮断によって引き起こされるアクチンシグナル伝達の動態は回復した。このようにして、われわれは、複雑な調節システムを解析するために、時間および空間におけるタンパク質分布を定量化する手法を開発し検証している。

Citation: K. T. Roybal, T. E. Buck, X. Ruan, B. H. Cho, D. J. Clark, R. Ambler, H. M. Tunbridge, J. Zhang, P. Verkade, C. Wülfing, R. F. Murphy, Computational spatiotemporal analysis identifies WAVE2 and cofilin as joint regulators of costimulation-mediated T cell actin dynamics. Sci. Signal. 9, rs3 (2016).