ｉＰＳ細胞からの筋形成過程におけるジストロフィン機能：１分子イメジングによる解明

本研究では、細胞外マトリックスと細胞骨格アクチン線維を結合させるジストロフィン－ジストログリカン（DP-DG）複合体について、動態と外力による変化を解明し、Duchenne型筋ジストロフィー（DMD症）の発症機構を明らかにすることを目標としている。DMD症は筋萎縮症の中最も頻度が高く、およそ5歳から筋力低下が起こり、20歳代で心不全または呼吸不全により死に至る。原因はジストロフィン（DP）不全である。年齢が上昇するにつれて重篤化するのは、筋収縮時の力学的ストレスにDP不全筋細胞が耐えられないからだと考えているが、しかし、未だ解明には至っていない。私は、DGの細胞外ドメイン（αサブユニット）と細胞質ドメイン（βサブユニット）の両方を、二種類の蛍光物質で標記し、全反射顕微鏡で１分子観察を行い、これらのDGサブユニットの動きを追跡してきた。その結果、DGはプロテアーゼで切断されてαとβのサブユニットに分解されるが、αとβのサブユニットその後も相互作用する、相互作用時間は0.2秒程度であり、次々と結合相手を変えていく、αとβサブユニットは単純な拡散運動ではなく、細胞膜上で一時停留と拡散（時間比で6:4）を繰り返す、一時停留は特定の部位でおきやすい、などを発見した。さらに人工DP分子を用いて、DPとDGの２色同時１分子観察に成功し、1個のDP-DG複合体は寿命が1秒未満であり、細胞外マトリックスと細胞骨格アクチン線維とを動的に結合していること、DP-DG複合体は一個の細胞に多数あり、全体としては常に結合を保っていることが分かった。このことから、複合体は、全体としては常に結合を保ち、単体では結合が外れやすいことで、外力による細胞膜の破壊を避けていると想定できる。これらは細胞にとって、非常に重要な役割を担っており、DMD症発症機構の解明に貢献すると考えられる。まもなく論文投稿予定である。

本研究では、細胞外マトリックスと細胞骨格アクチン線維を結合させるジストロフィン－ジストログリカン（DP-DG）複合体について、動態と外力による変化を解明し、Duchenne型筋ジストロフィー（DMD症）の発症機構を明らかにすることを目標としている。DMD症は筋萎縮症の中最も頻度が高く、およそ5歳から筋力低下が起こり、20歳代で心不全または呼吸不全により死に至る。原因はジストロフィン（DP）不全である。年齢が上昇するにつれて重篤化するのは、筋収縮時の力学的ストレスにDP不全筋細胞が耐えられないからだと考えているが、しかし、未だ解明には至っていない。私は、DGの細胞外ドメイン（αサブユニット）と細胞質ドメイン（βサブユニット）の両方を、二種類の蛍光物質で標記し、全反射顕微鏡で１分子観察を行い、これらのDGサブユニットの動きを追跡してきた。その結果、DGはプロテアーゼで切断されてαとβのサブユニットに分解されるが、αとβのサブユニットその後も相互作用する、相互作用時間は0.2秒程度であり、次々と結合相手を変えていく、αとβサブユニットは単純な拡散運動ではなく、細胞膜上で一時停留と拡散（時間比で6:4）を繰り返す、一時停留は特定の部位でおきやすい、などを発見した。さらに人工DP分子を用いて、DPとDGの２色同時１分子観察に成功し、1個のDP-DG複合体は寿命が1秒未満であり、細胞外マトリックスと細胞骨格アクチン線維とを動的に結合していること、DP-DG複合体は一個の細胞に多数あり、全体としては常に結合を保っていることが分かった。このことから、複合体は、全体としては常に結合を保ち、単体では結合が外れやすいことで、外力による細胞膜の破壊を避けていると想定できる。これらは細胞にとって、非常に重要な役割を担っており、DMD症発症機構の解明に貢献すると考えられる。まもなく論文投稿予定である。