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1細胞内温度を司る細胞内熱移動の分子機構の解明

1 阐明细胞内传热控制细胞内温度的分子机制

基本信息

批准号：
20J01234
负责人：
村上光
金额：
$ 2.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01234/
关键词：
細胞内温度細胞内温度計測膜脂質示差走査熱量計測

项目摘要

1細胞温度計測技術により，細胞内の温度が細胞機能と連関して時空間的に変動することや，それらが細胞の内因的な熱産生により制御される可能性が示されてきた。これらの一連の発見は，細胞内にて発生した熱が瞬時に細胞外に移動しないこと，即ち，細胞内が熱力学的に特殊な環境であることを示唆していたが，そのような知見は未だ限局される。本研究員は，2020年度の研究において，哺乳動物細胞内の熱移動が生体膜に豊富に含まれる脂質分子であるコレステロールにより抑制されていることを見出した。そこで，当該年度の研究では，このコレステロール依存的な細胞内熱移動をさらに解析するとともに，細胞内熱移動機構の生物学的意義の評価を遂行した。2020年度に構築した蛍光性ポリマー温度センサー（FPT）と蛍光寿命顕微鏡による1細胞温度計測法，並びに細胞内温度変化の実時間解析法により，細胞質における内因的（ミトコンドリア熱産生の活性化）・外因的（赤外レーザーによる人工加熱）な温度上昇がいずれもコレステロール依存性を有することを見出した。このことから，細胞内ではコレステロール依存的な熱移動の抑制機構により温度変動が実現されることが示唆された。また，異なる動物種に由来する培養細胞について，細胞内の熱移動を種々の環境温度にて解析した。その結果，細胞の熱力学的な特性の環境温度依存性，さらにその細胞種依存性が見出され，動物個体の環境温度への適応機構が1細胞レベルの熱力学的な特性により決定される可能性が示された。以上，本研究では哺乳動物細胞内におけるコレステロール依存的な熱移動機構，さらに，細胞内熱移動機構の環境温度・動物種それぞれへの依存性が示された。即ち， 1細胞内温度を司る熱力学的分子機序を発見するに留まらず，その生物学的重要性が見出された。

1. Cell temperature measurement technology shows the possibility that the temperature inside the cell changes with the cell function and time and space, and that it controls the internal heat generation of the cell. In this case, the heat generated in the cell is instantaneous, and the heat generated in the cell is instantaneous, and the heat generated in the cell is instantaneous, and the heat generated in the cell is instantaneous. In our 2020 study, we found that heat transfer in mammalian cells was inhibited by lipid molecules in the membrane. This year's study was conducted to analyze the biological significance of cellular heat transfer mechanisms that depend on the temperature of the cell. In 2020, we constructed a microscope-based method for measuring the temperature of cells, and a time-based method for analyzing the temperature changes in cells. The internal causes of cytoplasmic changes (activation of heat generation) and external causes (artificial heating) were found in the dependence of temperature rise in cells. The mechanism for inhibiting the movement of heat in cells depends on the temperature change. In addition, the origin of different animal species in cultured cells, heat transfer in cells, and environmental temperature analysis As a result, the environmental temperature dependence of the thermodynamic properties of cells and the cell species dependence were found, and the possibility of determining the thermodynamic properties of cells by the environmental temperature dependence of individual animals was shown. In the present study, the dependence of the intracellular heat transfer mechanism on environmental temperature and animal species was demonstrated. That is, the importance of the thermodynamic molecular mechanism of intracellular temperature regulation is demonstrated.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Cell-autonomous Control of Intracellular Temperature by Mitochondrial Thermogenesis

通过线粒体产热对细胞内温度进行细胞自主控制

DOI：
10.2142/biophys.61.332
发表时间：
2021
期刊：
Seibutsu Butsuri
影响因子：
0
作者：
大内彩子;藤澤茂義;MURAKAMI Akira
通讯作者：
MURAKAMI Akira

1細胞自律的な細胞内温度制御の分子機構

1细胞自主细胞内温度控制的分子机制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
生物物理
影响因子：
0
作者：
Ouchi;A.;Fujisawa S.;村上光
通讯作者：
村上光

細胞自律的な細胞内温度の制御機構

细胞内温度的细胞自主控制机制

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
細胞
影响因子：
0
作者：
村上　光，長尾耕治郎，梅田眞郷
通讯作者：
村上　光，長尾耕治郎，梅田眞郷

培養細胞を用いた生物種に固有な熱力学的特性の解析

使用培养细胞分析生物物种特有的热力学特性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takegaki J;Sase K;Yasuda J;Shindo D;Kato H;Toyoda S;Yamada T; Shinohara Y;Fujita S.;村上　光，佐藤　佑，岡部弘基，船津高志
通讯作者：
村上　光，佐藤　佑，岡部弘基，船津高志

Cell-autonomous control of intracellular temperature by unsaturation of phospholipid acyl chains