非筋細胞における力学的ホメオスタシスの発現メカニズムの解明

阐明非肌肉细胞机械稳态的机制

• 批准号: 22650098
• 负责人: 出口 真次
• 金额: $ 1.39万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22650098/
• 关键词: メカノバイオロジー; メカノセンサー; メカノコントローラー; 生物物理学; 細胞バイオメカニクス; 生体医工学; メカノバオロジー; 生物物理; 細胞骨格; ストレスファイバー; 非筋II型ミオシン

組織レベルで存在が知られていた力学的ホメオスタシスの分子メカニズムを細胞レベルで明らかにすることが目的である。平滑筋細胞にGFP-nonmuscle-α-actininを発現し、細胞挙動の観察を行った。ミオシン軽鎖のリン酸化は、非筋II型ミオシンの収縮活性に必須であることが知られている。この収縮能は(ミオシン軽鎖の脱リン酸化を促すミオシンフォスファターゼを含め)セリン・スレオニン・フォスファターゼの阻害剤であるカリキュリンAを細胞に投与すると、さらに活性化される。この時のストレスファイバーに沿ったnonmuscle-α-actininの観察から、ストレスファイバーのサルコメア間隔が(擾乱を受けたとしても1時間程度の時間を経て)一定に維持されることが分かった。サルコメア間隔はストレスファイバーが発生する張力と比例関係にあるために、サルコメア感覚が一定に保持されることは張力が一定に保たれることを意味する。すなわち力学的ホメオスタシスとは張力のホメオスタシス(恒常性)に相当することが示唆された。このホメオスタシスの必要条件として、ミオシン軽鎖のリン酸化、およびアクチン重合・脱重合能が挙げられることを確認した。例えばアクチンの重合を阻害するラトランキュリンAにより細胞を処理すると、ストレスファイバーは太くなっていくが、その太さを元に戻す(張力ホメオスタシスを担う)作用ははたらかなかった。また太くなる一方で、ストレスファイバーの発生張力は減少した。これらの一連の現象を矛盾無く説明できる理論モデルを提示するに至った。このように非筋細胞に存在する力学的ホメオスタシスを説明可能な分子・物理モデルが作られ、そのメカニズムの解明に近づいた。今後はこのモデルを様々な実験を通してさらに検証していく予定である。

Organization レ ベ ル で exist が ら れ て い た mechanics ホ メ オ ス タ シ ス の molecular メ カ ニ ズ ム を cells レ ベ ル で Ming ら か に す る こ と が purpose で あ る. Smooth muscle cells にGFP-nonmuscle-α-actininを present with を, cell 挙 movement <s:1> 観 observation を movement った. ミ オ シ ン 軽 lock の リ ン acidification は, non reinforced type II ミ オ シ ン の に 収 shrinkage activity must be で あ る こ と が know ら れ て い る. こ の 収 shrinkage can は (ミ オ シ ン 軽 lock off の リ ン acidification を promote す ミ オ シ ン フ ォ ス フ ァ タ ー ゼ を め) セ リ ン · ス レ オ ニ ン · フ ォ ス フ ァ タ ー ゼ の resistance against tonic で あ る カ リ キ ュ リ ン に cast A を cells with す る と, さ ら に activeness さ れ る. When こ の の ス ト レ ス フ ァ イ バ ー に along っ た nonmuscle - alpha actinin の 観 examine か ら, ス ト レ ス フ ァ イ バ ー の サ ル コ メ ア interval が (disrupt を け た と し て も 1 time degree の を 経 て) must be に maintain さ れ る こ と が points か っ た. サ ル コ メ ア interval は ス ト レ ス フ ァ イ バ ー が 発 raw す と る tension ratio masato is に あ る た め に, サ ル コ メ ア feeling 覚 が に keep さ れ る こ と は tension が certain に protect た れ る こ と を mean す る. す な わ ち mechanics ホ メ オ ス タ シ ス と は tension の ホ メ オ ス タ シ ス (constancy に rather す る こ と が in stopping さ れ た. こ の ホ メ オ ス タ シ ス の necessary と し て, ミ オ シ ン 軽 lock の リ ン acidification, お よ び ア ク チ ン can overlap, to take off the overlap が 挙 げ ら れ る こ と を confirm し た. Example え ば ア ク チ ン の overlap を resistance against す る ラ ト ラ ン キ ュ リ ン A に よ り cells を 処 Richard す る と, ス ト レ ス フ ァ イ バ ー は too く な っ て い く が, そ の too さ を yuan に 戻 す (tension ホ メ オ ス タ シ ス を) う role は は た ら か な か っ た. Youdaoplaceholder0 is too くなる. The tension between で and ストレスファ バ バ くなる is reduced by た た. こ れ ら の の phenomenon を contradictions in a row without く description で き る theory モ デ ル を prompt す る に to っ た. こ の よ う に the muscle cells exist に す る mechanics ホ メ オ ス タ シ ス を instructions may な, molecular physics, モ デ ル が as ら れ, そ の メ カ ニ ズ ム の interpret に nearly づ い た. In the future, the <s:1> 々な, モデ, を, を, 々な, 々な, を, <s:1>, てさらに検, て, く and く certificates will be determined as である.

项目成果

Biophysical properties of actin stress fibers

肌动蛋白应力纤维的生物物理特性

• 发表时间: 2012
• 作者: Kurokawa H;Motohashi H;Sueno S;Kimura M;Takagawa H;Kanno Y;Yamamoto M;Tanaka T.;中野明彦;Ayumi Yamamoto;T. Shinmei;Takeshi Yamakawa;T.S.Matsui
• 通讯作者: T.S.Matsui

Cellular adaptation to physical environment

细胞对物理环境的适应

• 发表时间: 2011
• 作者: 清古康弘;馬場大輔;張弘;新垣篤史;中西卓也;松永是;逢坂哲彌;S.Deguchi
• 通讯作者: S.Deguchi

Adaptation of nonmuscle cells to mechanical environment

非肌肉细胞对机械环境的适应

• 发表时间: 2011
• 作者: 若林克法;S.Deguchi
• 通讯作者: S.Deguchi

バイオメカニクス最前線

生物力学前沿

• 作者: 出口真次;他(共著)
• 通讯作者: 他(共著)

再生系細胞に存在する張力ホメオスタシスの幾つかの証拠

再生细胞张力稳态的一些证据

• 发表时间: 2010
• 作者: 長岡勉;椎木弘;高橋靖典;高木靖浩;Kubo K;坂本浩隆;出口真次
• 通讯作者: 出口真次