上皮細胞システムの力覚応答を司るＲｈｏシグナルと細胞骨格制御の統合的理解

• Project/Area Number: 16J04133
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤原 佐知子 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD) (40771879)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 力覚応答 / 細胞骨格 / Rho-GEF / 中間径フィラメント / 細胞－基質間接着 / 細胞収縮力 / 上皮細胞 / 細胞-基質間接着 / メカニカルストレス / 細胞間接着

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、力学的シグナルによる細胞機能の変化（力覚応答）におけるRhoシグナルや細胞骨格の役割やその制御機構の解明を目的とする。私は本学振研究の期間を通じてRhoA-GEFであるSoloについて、上皮細胞の接着や形態形成に対する役割に着目するとともに、Soloを介した細胞骨格制御と力覚応答の分子メカニズムの解析に重点を置き研究を行ってきた。本年度は研究の拠点をドイツ・ライプツィヒ大学Thomas Magin研究室に移し、ケラチン中間径フィラメントの解析についても力を入れた。以下に、今年度得られた主要な研究成果を記載する。
1. 三次元環境下における上皮形態形成に対するSoloの関与
上皮形態形成モデルとして、ヒト乳腺上皮由来MCF10A細胞の腺房形成を三次元培養で誘導して実験に用いた。腺房形成過程ではヘミデスモソーム（上皮細胞特異的な細胞-基質間接着）形成が重要であると知られている。これらの過程におけるSoloの関与を検証した結果、SoloがMCF10A細胞のヘミデスモソーム形成および腺房形成に必要であり、特に増殖や極性化などの重要な過程に関与することを明らかにした。
2. Soloを介した細胞骨格制御と細胞－基質間接着部位における力の発生
Soloを介した細胞骨格制御と力覚応答を結びつける分子メカニズムを理解するために、Soloとケラチンの相互作用が細胞の発する力に対する影響を検証した。その結果、細胞が細胞－基質間接着部位に発する力はケラチンとの結合を一部欠くSoloの変異体の発現細胞では有意に低下することを見出し、Soloとケラチンの完全な相互作用が細胞の力の発生に重要であることが分かった。細胞の力覚応答におけるケラチン中間径フィラメントの重要性およびSoloを介したその制御の分子メカニズムを新規に解明したものである。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Keratin-binding ability of the N-terminal Solo domain of Solo is critical for its function in cellular mechanotransduction (2019)
  • Author(s): Fujiwara, S., Matsui, T. S., Ohashi, K., Mizuno, K., and Deguchi, S.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 390-402
  • DOI: 10.1111/gtc.12682
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solo, a RhoA-targeting guanine nucleotide exchange factor, is critical for hemidesmosome formation and acinar development in epithelial cells (2018)
  • Author(s): Sachiko Fujiwara, Tsubasa S. Matsui, Kazumasa Ohashi, Shinji Deguchi, and Kensaku Mizuno
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: e0195124-e0195124
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0195124
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Roles of the cytoskeleton, cell adhesion, and Rho signaling in mechanosensing and mechanotransduction. (2017)
  • Author(s): Ohashi, K., Fujiwara, S., and Mizuno, K.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 161 Pages: 245-254
  • DOI: 10.1093/jb/mvw082
  • NAID: 40021162023
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Roles of cytoskeletons and cell adhesions in mechano-sensing (2016)
  • Author(s): 藤原佐知子、大橋一正、水野健作
  • Journal Title: 生化学 Volume: 88 Issue: 4 Pages: 443-451
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2016.880443
  • NAID: 40020948061
  • ISSN: 0037-1017
  • Year and Date: 2016-08-25
• [Presentation] Rho-signaling plays crucial roles for cellular mechanotransduction and regulates actin and intermediate filament cytoskeletal reorganization (2018)
  • Author(s): Sachiko Fujiwara, Hiyori Abiko, Tsubasa S. Matsui, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno, Shinji Deguchi
  • Organizer: 2018 World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hemidesmosomal cell-substrate adhesion and acinar morphogenesis of epithelial cells are organized by Rho-signaling through controlling mechanotransduction (2018)
  • Author(s): Sachiko Fujiwara, Hiyori Abiko, Tsubasa S. Matsui, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno, Shinji Deguchi
  • Organizer: 2018 World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rho-signaling organizes hemidesmosomal cell-substrate adhesion and acinar morphogenesis of epithelial cells through controlling mechanotransduction (2018)
  • Author(s): Sachiko Fujiwara, Tsubasa S. Matsui, Kazumasa Ohashi, Thomas M. Magin, Kensaku Mizuno, Shinji Deguchi
  • Organizer: DGZ 2018 (International Meeting of the German Society for Cell Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RhoA-GEFのSoloは上皮細胞集団移動の速度を制御する (2018)
  • Author(s): 磯崎友亮、藤原佐知子、水野健作、大橋一正
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] Solo (ARHGEF40)はケラチン8/18ネットワークの再構築に関与し細胞集団移動の速度を制御する (2018)
  • Author(s): 磯崎友亮、酒井高輝、藤原佐知子、水野健作、大橋一正
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Physiological roles of Rho-GEF Solo in mechanotransduction and hemidesmosomal cell-substrate adhesion in epithelial cells (2018)
  • Author(s): 藤原佐知子、松井翼、大橋一正、Thomas Magin、水野健作、出口真次
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 細胞収縮力の発生と上皮腺房形成における細胞内Rhoシグナルの制御機構と生理機能 (2018)
  • Author(s): 藤原佐知子、松井翼、大橋一正、Thomas Magin、水野健作、出口真次
  • Organizer: 日本機械学会 第31回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] Rho-GEF 'Solo' and keratin filaments play crucial roles in mechanical force-induced stress fiber formation. (2017)
  • Author(s): Kensaku Mizuno, Sachiko Fujiwara, Kazumasa Ohashi
  • Organizer: The 5th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都目黒区）
  • Year and Date: 2017-01-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 上皮管腔組織の形態制御における 上皮管腔組織の形態制御におけるRho-GEF, Soloの役割 (2017)
  • Author(s): 西村亮祐、大橋一正、藤原佐知子、水野健作
  • Organizer: 2017年生体運動合同研究班会議
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2017-01-06
• [Presentation] 上皮細胞の細胞-基質間接着と腺房形成におけるRho-GEF Soloの機能 (2017)
  • Author(s): 藤原佐知子、勝野真美、大橋一正、水野健作
  • Organizer: 第69回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] Rho-GEF Soloは細胞-基質間接着における力覚応答に関与し上皮腺房形成を制御する (2017)
  • Author(s): 藤原佐知子、松井翼、出口真次、水野健作
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] Interplay between Rho-GEF Solo and keratin filaments is crucial for mechanotransduction in epithelial cells (2016)
  • Author(s): Sachiko Fujiwara, Hiyori Abiko, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno
  • Organizer: 2016 Annual meeting of the American Society for Cell Biology
  • Place of Presentation: Moscone Center (San Francisco, CA, USA)
  • Year and Date: 2016-12-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 力覚応答に関与するRho-GEF, Soloの上皮細胞の管腔形成における機能解析 (2016)
  • Author(s): 大橋一正、西村亮祐、藤原佐知子、水野健作
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 動物細胞の力覚応答における細胞骨格の役割 (2016)
  • Author(s): 水野健作、藤原佐知子、大橋一正
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 上皮細胞の力覚応答に対するRho-GEF Soloと中間径フィラメントの役割 (2016)
  • Author(s): 藤原佐知子、大橋一正、水野健作
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター・東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 上皮細胞の力覚応答と細胞骨格制御に対するRho-GEF Soloの機能 (2016)
  • Author(s): 藤原佐知子、大橋一正、水野健作
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15
• [Presentation] メカノストレス応答に関与するRho-GEF, Soloの上皮管腔組織形成における役割 (2016)
  • Author(s): 西村亮祐、大橋一正、藤原佐知子、水野健作
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15
• [Presentation] 上皮管腔組織形成におけるSoloの機能解析 (2016)
  • Author(s): 西村亮祐、大橋一正、藤原佐知子、水野健作
  • Organizer: 第82回日本生化学会東北支部回例会
  • Place of Presentation: 弘前大学（青森県弘前市）
  • Year and Date: 2016-05-21
• [Remarks] 大阪大学大学院基礎工学研究科 出口研究室ホームページ
  • URL: http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp
• [Remarks] 大阪大学大学院 基礎工学研究科 出口研究室ホームページ
  • URL: http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp