移動性細胞のアクチン細胞骨格構造による駆動機構に及ぼす力学的因子の影響

交付申請書に記載の通り,本研究では,細胞運動の駆動機構であるアクチン細胞骨格構造および細胞接着斑における力学的因子の定量的評価を行い,細胞運動に及ぼすそれらの影響を明らかにすることを目的とした.本年度の実験内容および主な成果は次のように要約される.1)まず,細胞運動の単純な系として,細胞の葉状仮足部分を分離した細胞フラグメントを作製し,その主な構成要素であるアクチン細胞骨格構造をquantum dot(qdot)を用いて蛍光ラベリングし,可視化した.次に,蛍光スペックル顕微鏡法,および,粒子画像流速測定法を組み合わせて適用することにより,細胞運動に伴うアクチンネットワークの微細な流れ場を定量的に評価した.さらに,流れ場を構成する逆行性流れと順向性流れの時空的ふるまいが,アクチン構造の重合・脱重合過程において支配的であることを示した.2)移動性細胞であるケラトサイトを対象に,細胞の移動機構におけるアクトミオシン収縮が,細胞伸展ダイナミクスに及ぼす影響を検討した.マイクロパターンニング手法を駆使し,細胞接着たんぱく質であるフィブロネクチンのマイクロパターンを基板上に施し,さらに,細胞が接着しにくいPLL-g-PEG(poly-L-lysine-g-poly(ethylene glycol))でコートし,細胞接着領域と非接着領域が混在するマイクロパターンを作成した.さらに,その上にケラトサイトを播き,細胞伸展挙動,および,アクチン骨格構造を観察した結果,接着領域の大きさがアクチン骨格構造の安定性に影響を及ぼし,細胞伸展長さを決定することが明らかとなった.また,隣り合う接着領域の間に存在するギャップ(非接着)の長さの影響を検討した結果,ギャップ長さによって細胞進展率が変化し,ギャップ長さが長くなるに連れ,ギャップを越えて進展する細胞の数が減少することが分かった.細胞接着をコントロールすることにより,細胞運動を制御できることを示唆する重要な結果である.

交付申請書に記載の通り,本研究では,細胞運動の駆動機構であるアクチン細胞骨格構造および細胞接着斑における力学的因子の定量的評価を行い,細胞運動に及ぼすそれらの影響を明らかにすることを目的とした.本年度の実験内容および主な成果は次のように要約される.1)まず,細胞運動の単純な系として,細胞の葉状仮足部分を分離した細胞フラグメントを作製し,その主な構成要素であるアクチン細胞骨格構造をquantum dot(qdot)を用いて蛍光ラベリングし,可視化した.次に,蛍光スペックル顕微鏡法,および,粒子画像流速測定法を組み合わせて適用することにより,細胞運動に伴うアクチンネットワークの微細な流れ場を定量的に評価した.さらに,流れ場を構成する逆行性流れと順向性流れの時空的ふるまいが,アクチン構造の重合・脱重合過程において支配的であることを示した.2)移動性細胞であるケラトサイトを対象に,細胞の移動機構におけるアクトミオシン収縮が,細胞伸展ダイナミクスに及ぼす影響を検討した.マイクロパターンニング手法を駆使し,細胞接着たんぱく質であるフィブロネクチンのマイクロパターンを基板上に施し,さらに,細胞が接着しにくいPLL-g-PEG(poly-L-lysine-g-poly(ethylene glycol))でコートし,細胞接着領域と非接着領域が混在するマイクロパターンを作成した.さらに,その上にケラトサイトを播き,細胞伸展挙動,および,アクチン骨格構造を観察した結果,接着領域の大きさがアクチン骨格構造の安定性に影響を及ぼし,細胞伸展長さを決定することが明らかとなった.また,隣り合う接着領域の間に存在するギャップ(非接着)の長さの影響を検討した結果,ギャップ長さによって細胞進展率が変化し,ギャップ長さが長くなるに連れ,ギャップを越えて進展する細胞の数が減少することが分かった.細胞接着をコントロールすることにより,細胞運動を制御できることを示唆する重要な結果である.