Experimental and theoretical study of the cytoskeleton "microtubules" as mechanotransducers.

点击翻译按钮获取中文摘要

最近、細胞骨格である微小管に力学的なストレスが印加されるとモータータンパク質（ダイニン）を介した物質輸送が変調されるという現象を発見した。本研究では、この現象を掘り下げることで、“微小管は、細胞内で力学ストレスに対する変換器（メカノトランスデューサー）として機能しうる”という概念を世界に先駆けて実証することを目的とする。具体的には、力学ストレスにより変調される物質輸送の、①モータータンパク質種の依存性、②微小管の微細構造変化との相関性、③動力学計算によるメカニズムの考察を通して検証する。本研究は、当該分野の議論の中心となっている微小管の力学ストレスと機能との関連性を、独自開発の装置で検証する萌芽的な課題となっている。本研究成果は、１）細胞を取り巻く力学環境を研究対象としたバイオメカニクスやメカノバイオロジーなどの学術分野や、２）力学的なストレスが要因とされる外傷性脳損傷などの神経疾患分野、３）力学センサーなどの開発を目指すソフトマテリアルを含めた材料科学分野などへの波及効果も期待される。昨年度は課題②に取り組み、力学ストレスに対する微小管の微細構造変化と物質輸送との相関解析に取り組む。具体的には力学ストレスに対する物質輸送（キネシン）の変調現象と微小管の微細構造変化との相関を、開発済みのマイクロ引張圧縮試験機と高速原子間力顕微鏡（AFM）イメージング技術を用いて明らかにする。得られた画像データから、微小管を構成するチューブリンや、チューブリンの重合体であるプロトフィラメントなどの構造に関する解析を、さらに物質輸送速度、運動直進性、プロフィラメントの追従性などの解析を行うことで、課題①では得られない微視的な情報を得た