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ミトコンドリア配置による細胞運動極性の決定・維持機構の解明

阐明线粒体排列决定和维持细胞极性的机制

基本信息

批准号：
21K15081
负责人：
橋村秀典
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15081/
关键词：
ミトコンドリア細胞運動細胞極性

项目摘要

本年度はミトコンドリアが細胞性粘菌の細胞運動に及ぼす影響として、細胞内AT P分布に着目した測定系の立ち上げを行なった。細胞内ATP量に応じてシグナルが変化するFRETプローブおよびF-actinプローブの2種を導入した株を作成し、FRETプローブが機能するかを阻害剤処理により確認した。顕微鏡観察下で細胞に対しミトコンドリアの脱共役剤であるCCCPを添加すると、処理直後からF-actinの重合による仮足の突出変形が停止し、細胞運動が阻害される様子が観察された。また、同時にFRETシグナルの急速な低下が薬剤添加から1分以内に見られた。さらに、細胞運動停止・シグナル低下の確認後に薬剤を作用しない濃度まで希釈すると、細胞運動およびシグナルの回復を確認できた。ミトコンドリアの脱共役による細胞内ATPの枯渇を反映したシグナルが見られたことから、粘菌細胞内でのATPプローブの機能を確認できた。また、ATP枯渇時のF-actinおよび細胞の挙動から、ミトコンドリアによるATP産生が仮足突出による細胞運動の駆動に必要であることが示唆された。一方で、増殖期の細胞において、自発運動時には細胞内ATP濃度の明確な偏りは見られなかった。このような細胞は前後極性があまり持続せず、ミトコンドリアの細胞内の偏りも見られなかった。細胞が一方向に進むような条件で明確な前後極性を維持し続けている時にミトコンドリアおよび細胞内ATP分布レベルを測定することで、細胞極性、ミトコンドリアの配置および細胞内ATP分布の関係性を明らかにできると考えられる。また、ミトコンドリアの配置や細胞形状の解析において目的の領域を効率よくかつ正確に抽出するため、機械学習を用いた画像解析法を取り入れた。これにより、従来の閾値設定による画像の二値化より高精度で細胞輪郭などの任意の領域を抽出することに成功した。

This year, we will continue to examine the effects of cellular migration on the distribution of intracellular ATP. Two kinds of intracellular ATP are introduced into the cell, and the production and function of FRET and F-actin are confirmed. Microscopic observation showed that CCCP was added to the cells, F-actin was added to the cells, and the protrusion of the feet stopped after treatment, and the cell movement was inhibited. At the same time, FRET is added to the list of items to be rapidly lowered within 1 minute. After the cell movement stops and the cell movement decreases, the effect of the agent is confirmed. The function of ATP in cells was confirmed. ATP production is necessary for cell movement during the process of foot protrusion due to F-actin and cell movement. The concentration of ATP in the cells during growth and spontaneous movement is clearly determined. The front and back polarities of these cells remain unchanged, and the bias within the cells becomes apparent. The cell orientation and the conditions for cell movement are determined by determining the relationship between cell polarity and ATP distribution in cells. The configuration of the cell shape is analyzed in the target field, and the correct extraction is obtained by mechanical learning. The threshold value of the image is set, and the binary value of the image is extracted from the arbitrary field with high precision.