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細胞システムにおける「力学平衡」モデルの実証

细胞系统中“机械平衡”模型的演示

基本信息

批准号：
15650051
负责人：
川端和重
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15650051/
关键词：
細胞システム力学平衡ホメオスタシスミオシンリン酸化

项目摘要

細胞運動や組織形成などには、基質の伸展刺激や流れずり応力等の力学的刺激が重要な働きをすることが知られている。本研究の目的は、外力に対する細胞の力学的応答を調べることにより、細胞内のアクチンフィラメントネットワークの動的性質を明らかにする、特に、外的刺激に対する力学的な平衡状態(張力ホメオスタシス)の存在およびその性質また分子レベルでの要因を明らかにすることである。本研究により得た結果は以下である。1)弾性シャーレを用いて、生きたマウス繊維芽細胞(NIH-3T3)を伸長もしくは収縮させた時の、細胞のかたさ分布の時間変化を力学SPMを用いて測定した。細胞内のアクチンストレスファイバーに働く張力にも恒常性が存在し、元の状態に戻るために2時間程度の時定数を持つ。2)ストレスファイバーの収縮力の起源であるミオシン調節軽鎖(MRLC ; Myosin Regulatory Light Chain)に結合したリン酸数と張力の応答の関係を調べた。1リン酸化はできるが2リン酸化することが出来ないMRLC(MRLC-T18A)を過剰に発現させた細胞を機械的に伸張させ、その力学的応答をSPMによって測定した。この細胞では細胞内張力ホメオスタシスは起こらない。3)wild-type細胞を伸長もしくは収縮し、リン酸化されたMRLCの細胞内の空間分布を共焦点蛍光顕微鏡で観察した。細胞の伸長直後にストレスファイバー上に2リン酸化したMRLCが増大し、その後脱リン酸化が進み、120分後には伸長前の状態に戻った。また、細胞を収縮させると、収縮直後に1リン酸化したMRLCが減少し、その後リン酸化が進み、数十分後には収縮前の状態に戻った。2)-3)の結果から、細胞の定常状態におけるMRLCは1リン酸化状態をとり、外部からの伸長によって大きな細胞内張力が必要になれば2リン酸化状態、収縮によって細胞内張力が不要になれば脱リン酸化状態をとると考えられる。すなわち、細胞内張力の安定化機構はMRLCに結合したリン酸の数によって制御されていることが明らかになった。

Cell movement, tissue formation, matrix extension, flow, and other mechanical stimuli are important for understanding The purpose of this study is to clarify the mechanical equilibrium state (tension state), the existence of mechanical properties, and the essential causes of molecular dynamics in response to external forces. The results of this study are as follows. 1) The time of cell growth was determined by SPM. The stability of cell tension exists, and the state of cell tension is maintained at a constant time. 2) Myosin Regulatory Light Chain (MRLC) combines the relationship between acid number and tension. 1. The expression of MRLC(MRLC-T18A) was determined by SPM in response to mechanical and cellular phenomena. The cells are under intracellular tension. 3) The spatial distribution of wild-type cells was observed by confocal microscopy. After cell elongation, the MRLC increased by 2 minutes, and the MRLC increased by 120 minutes. The cells are in a state of contraction after 1 minute of contraction. The MRLC is reduced after 1 minute of contraction. 2)-3) The results show that MRLC is in a state of steady state and the cell is in a state of acidification. External elongation increases intracellular tension. 2) The cell is in a state of acidification and contraction increases intracellular tension. 3) The cell is in a state of acidification. The stabilization mechanism of intracellular tension is MRLC.