細胞骨格―細胞核の相互作用

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本研究では、「細胞内骨格」と「細胞核の骨格」の動態について、生化学的、構造生物学的に解析し細胞核内外の骨格系の相互作用を解明し、その生物学的意義を明らかにする。これまでに確立した「HeLa細胞を用いた基本的技術(細胞核内外の骨格タンパク質について、経時的三次元画像解析、細胞内オルガネラ操作、原子間顕微鏡(AFM)操作など)」を基に解析を進めた。バネ定数の既知のAFMカンチレバー(探針)で上から細胞を「圧迫(押しつけ)して」いく過程で得られる「force-distance曲線」から「Hertzのモデル」を使って「ヤングのバネ定数(Young's modulus)」が計算できる。これを「硬さ」の指標として使用した。まず、細胞融合を誘導できる培養細胞系(C2C12細胞等)を用いて、融合前後における「特定の細胞内領域の硬さ」、の変化を解析した。その結果、細胞融合前後で細胞膜(細胞膜直下)の硬さには変化がなかったが、細胞核は細胞融合後には硬さが2倍程度増すことが分かった。これは、細胞融合から筋繊維への分化の過程で、細胞核のサイズが圧縮され、細胞核の内圧が増加したことによるのではないか、と考えられる。細胞核内にも存在するActinin-4はG1期、S期には核小体以外の領域に存在するがM期には染色体上にリボソームRNA合成に関わるUBFタンパク質と共存する。Actinin-4の核移行メカニズムは、インポーチンなどのカリオフェリンに依存するのではなく、Actinin-4自身が有する「スペクトリンリピート」領域の核内移行能によることが明らかとなった。