Analysis of contraction and expansion dynamics of actin stress fiber using diamond quantum sensing

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ダイヤモンド計測方法を用いて、細胞膜の歪みを計測する研究を行った。その結果、細胞膜の歪みは細胞骨格を担うタンパク質の1つであるActinの重合による影響が大きいこと、 細胞膜の脂質分布により、細胞膜動態に差が生まれることを明らかにした。まず、Actin重合による細胞膜動態への影響について報告する。細胞膜付近で起こるActin動態が細胞膜動態に反映されることが予想される。本年度は、Actinの重合が細胞膜動態に与える影響を計測した。その計測プローブとして、細胞膜を構成する脂質を認識するペプチドを表面に修飾したダイヤモンドを用いた。細胞膜動態は、細胞膜表面にラベルされたダイヤモンドの輝点の軌跡をもとに解析した。Actinの重合阻害剤を添加した後、動態の変化を計測した結果、75 %程度動きが抑制された。次に細胞膜脂質分布の違いによる細胞膜動態への影響について報告する。細胞膜の脂質分布は、細胞膜の曲率に影響する。脂質分布を制御することにより、Actinの重合による細胞膜の形状変化に影響が現れると考えられる。細胞膜内外にて脂質の輸送を担う膜タンパク質の欠損により、脂質分布を変えた細胞を用意した。細胞膜の曲率変化を可視化するため、 前年度に確立したダイヤモンドを用いた回転運動を計測する手法を利用した。その結果、欠損なし細胞の最大の歪みは 47.4 ± 4.0度であったのに対し、欠損あり細胞では29.7 ± 4.3 度であるという差がみられた。