非筋ミオシン活性の可視化と光操作による細胞分裂制御機構の解明

通过光学操作可视化非肌肉肌球蛋白活性并阐明细胞分裂控制机制

• 批准号: 19J20538
• 负责人: 山本 啓
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20538/
• 关键词: ミオシン; アクチン; 細胞質分裂; 細胞骨格; 光遺伝学; ミオシンII; 細胞分裂; MYPT1; イメージング

本年度は、これまでに開発してきたアクチン細胞骨格の生み出す収縮力を光依存的に弱める新たな光遺伝学ツール（OptoMYPT）のより詳細な特徴づけを行った。培養細胞を用いた実験では、牽引力顕微鏡と光照射実験を組み合わせ、局所的な光照射による牽引力の低下を確認した。さらに、同様の条件下で免疫染色を行い、光照射部位でミオシン軽鎖のリン酸化レベルが低下することを確認した。また、OptoMYPTの安定発現細胞株を用いてウエスタンブロッティングを行い、部分的ではあるもののミオシン軽鎖のリン酸化レベルが低下することを確認した。さらに、OptoMYPTが多細胞組織やin vivoで適用可能か検証するため、カエル胚への導入も試みた。原腸胚期における上皮組織に対し光照射を行った結果、細胞辺が直線状から波状へと変化した。細胞辺のレーザー切断実験を組み合わせることで、この時に細胞辺で生じる張力が低下していることを直接的に確認することができた。最後に、OptoMYPTを用いて細胞質分裂中の表層張力の操作を試みた。興味深いことに、細胞質分裂中の両極へ光照射を行った結果、分裂溝の陥入が加速することが分かった。この結果を基に物理モデルを構築し、細胞表層で生じる張力が収縮環の生み出す張力に対し約2割程度の力で拮抗していることを推定することに成功した。さらに、細胞質分裂中の片方の極のみに光照射した結果、娘細胞間での振動現象が観察され、表層張力の対称性が対称分裂において重要であることが示唆された。以上の成果は、2021年12月にNature Communication 誌に掲載されたほか、国内外の複数の学会・研究会において報告した。

This year は, こ れ ま で に open 発 し て き た ア ク チ ン cells born bone の み out す 収 shrinkage force を light dependent に weak め る new た な light heritage 伝 learn ツ ー ル (OptoMYPT) の よ り detailed な te 徴 づ け を line っ た. Cultured cells を with い た be 験 で は, traction 顕 micromirror と light be 験 を group み close わ せ, bureau な light に よ る low traction の を confirm し た. さ ら に, with others in の で immune dyeing line を い, under the condition of light parts で ミ オ シ ン 軽 lock の リ ン acidification レ ベ ル が low す る こ と を confirm し た. ま た, OptoMYPT の settle 発 practice while cell lines を い て ウ エ ス タ ン ブ ロ ッ テ ィ ン グ を い, part で は あ る も の の ミ オ シ ン 軽 lock の リ ン acidification レ ベ ル が low す る こ と を confirm し た. や さ ら に, OptoMYPT が multicellular organization in vivo で may apply か 検 card す る た め, カ エ ル embryo へ の import も try み た. The における epithelial tissue of the embryonic stage of the original intestine に undergoes った results when exposed to <s:1> light を, and the cells undergo 辺が linear ら wavy へと changes and た た. Cell 辺 の レ ー ザ ー cut be 験 を group み close わ せ る こ と で, こ の に cells 辺 で raw じ る low tension が し て い る こ と を directly に confirm す る こ と が で き た. Finally, に, OptoMYPTを, using に て the <s:1> surface tension <e:1> operation in cytoplasmic division を try みた. Interest as deep い こ と に, cytoplasmic division of の struck very へ light line を っ た results and split groove の 陥 into が す る こ と が points か っ た. こ の results を に physical モ デ ル を build し, cell surface で じ る tension が 収 shrinkage ring の raw み out す tension に し seaborne 2 degree of cutting force の で antagonism し て い る こ と を presumption す る こ と に successful し た. さ ら に, cytoplasmic division of の piece of party の の み に light し た results, niang で の vibration phenomenon が 観 examine さ れ, surface tension の said sex seaborne が said split seaborne に お い て important で あ る こ と が in stopping さ れ た. The above <s:1> achievements <e:1>, published in にNature Communication に in December 2021 されたほ にお, reports of multiple <s:1> <s:1> societies and research societies at home and abroad にお て て た た.

项目成果

細胞内収縮力の光操作技術の開発と応用

细胞内收缩力光操控技术的开发与应用

• 发表时间: 2020
• 作者: 山本 啓;三浦 晴子;近藤 洋平;青木 一洋
• 通讯作者: 青木 一洋

Differential contributions of nonmuscle myosin IIA and IIB to cytokinesis in human immortalized fibroblasts

非肌肉肌球蛋白 IIA 和 IIB 对人永生化成纤维细胞胞质分裂的不同贡献

• DOI: 10.1016/j.yexcr.2019.01.020
• 发表时间: 2019
• 期刊: Experimental Cell Research
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yamamoto;K.;Otomo;K.;Nemoto;T.;Ishihara;S.;Haga;H.;Nagasaki;A.;Murakami;Y.;Takahashi;M.
• 通讯作者: M.

Improvement of Phycocyanobilin Synthesis for Genetically Encoded Phytochrome-Based Optogenetics

用于基因编码光敏色素光遗传学的藻蓝蛋白合成的改进

• DOI: 10.1021/acschembio.0c00477
• 发表时间: 2020
• 期刊: ACS Chemical Biology
• 影响因子: 4
• 作者: Uda Youichi;Miura Haruko;Goto Yuhei;Yamamoto Kei;Mii Yusuke;Kondo Yohei;Takada Shinji;Aoki Kazuhiro
• 通讯作者: Aoki Kazuhiro

アクトミオシン収縮力の光操作による細胞質分裂中の表層張力の機能解析

通过光学操纵肌动球蛋白收缩力对胞质分裂过程中的表面张力进行功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 山本啓;三浦晴子;近藤洋平;青木一洋
• 通讯作者: 青木一洋

非筋ミオシンII活性の光操作技術の開発と応用

非肌肉肌球蛋白II活性光操纵技术的开发与应用

• 发表时间: 2020
• 作者: 山本啓;青木一洋
• 通讯作者: 青木一洋