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Mechanism of the adaptation mechanism of cell to mechanical stimuli by Solo, a RhoGEF, and keratin networks

Research Project

Project/Area Number 20H03248
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 44010:Cell biology-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Ohashi Kazumasa  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10312539)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywordsアクチン骨格 / RhoGEF / Rho / メカノバイオロジー / 中間径フィラメント / ケラチン繊維 / Solo / 上皮細胞 / 力覚応答
Outline of Research at the Start

私たちの体は、重力などの様々な機械的な力を常に受けており、体を構成する個々の細胞はその力を感知して応答しています。この細胞応答には、細胞内の細胞骨格と呼ばれる構造を適切に作りかえることが必要です。本研究は、細胞が、負荷される力を感知し、その力の強さや方向に合わせて適切な抵抗力を発生させることや、外力に耐えられる構造へと細胞骨格を再構築する細胞内の分子機構を解明すること目的とします。本研究成果は、これらの応答が破綻して生じる循環器疾患や癌の悪性化といった様々な疾患の原因を解明する基礎医学に貢献します。

Outline of Final Research Achievements

Our research aimed to elucidate the mechanism of adaptation of epithelial cells to mechanical forces through reorganization of the actin cytoskeleton and intermediate filaments by Solo, a RhoGEF. We found that Solo translocates cell-cell adhesion sites where a tensile force is subjected. This result suggests that Solo contributes to the generation of tensile forces at cell-cell adhesion sites in the collective migrating cells. Proteomic analysis of Solo revealed that PDZ-RhoGEF binds to Solo and Solo regulates the intercellular localization of PDZ-RhoGEF. These results suggest that Solo and PDZ-RhoGEF function as a signaling cascade in mechanotransduction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

私たちの体を構成する組織の多くの部分は、細胞同士が接着した層構造で形成されている。その状態を維持するためには、細胞同士が適切な力で引っ張り合い、また、細胞が壊れない強度になることが必要である。本研究は、細胞が隣の細胞に引っ張られたときに、Soloという細胞内のアクチン骨格を制御する蛋白質がケラチン繊維網を介して引っ張り返すという働きをすることを発見した。また、Solo蛋白質がPDZ-RhoGEFという蛋白質を活性化して働くことを発見した。これらの分子機構は、組織の丈夫さを維持する働きと関係することが考えられ、様々な疾患の悪性化などに関連すると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] PLEKHG4B enables actin cytoskeletal remodeling during epithelial cell?cell junction formation2020

    • Author(s)
      Ninomiya Komaki、Ohta Kai、Yamashita Kazunari、Mizuno Kensaku、Ohashi Kazumasa
    • Journal Title

      Journal of Cell Science

      Volume: 134 Issue: 2

    • DOI

      10.1242/jcs.249078

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultra-high-purity Iron Is a Novel and Very Compatible Biomaterial2020

    • Author(s)
      Khan L, Sato K, Okuyama S, Kobayashi T, Ohashi K, Hirasaka K, Nikawa T, Takada K, Higashitani A, Abiko K
    • Journal Title

      J Mech Behav Biomed Mater

      Volume: 106 Pages: 103744-103744

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2020.103744

    • NAID

      120007185170

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Rho-guanine nucleotide exchange factor Solo decelerates collective cell migration by modulating the Rho-ROCK pathway and keratin networks.2020

    • Author(s)
      Isozaki, Y., Sakai, K., Kohiro, K., Kagoshima, K., Iwamura, Y., Sato, H., Rindner, D., Fujiwara, S., Yamashita, K., Mizuno, K., and Ohashi, K.
    • Journal Title

      Mol. Biol. Cell

      Volume: 31 Issue: 8 Pages: 741-752

    • DOI

      10.1091/mbc.e19-07-0357

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 細胞競合と力覚応答2020

    • Author(s)
      大橋一正
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 274 Pages: 525-530

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Functions and molecular mechanisms of Solo, a RhoGEF, in mechanical stress responses2023

    • Author(s)
      Kazumasa Ohashi, Aoi Kunitomi, Ukyo Kawasaki, Riku Maruta, Shuhei Chiba, Kensaku Mizuno
    • Organizer
      International Symposium on Mechanobiology for Human Health: 8 years progress in The AMED-CREST/PRIME project on mechanobiology
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 力覚応答に関与する RhoGEF, Soloの細胞間接着部位への局在機構の解明2022

    • Author(s)
      川崎 右京、小松 聖武、丸田 陸、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第74回日本細胞生物学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] メカノストレス応答に関与する RhoGEF, Soloのプロテオーム解析による結合タンパク質の同定と機能解析2022

    • Author(s)
      國富 葵、佐藤 博紀、東谷 なほ子、東谷 篤志、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第74回日本細胞生物学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Cdc42のGEFであるPLEKHG4Bはカルシウム流入依存的に細胞間接着に局在し、アクチン構築を促す2022

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      二宮 小牧、太田 海、大橋 一正、水野 健作
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 力覚応答に関与するRhoGEF, SoloとPDZ-RhoGEFの相互作用の解析2022

    • Author(s)
      國富 葵、佐藤 博紀、東谷 なほ子、東谷 篤志、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 力覚応答に関与するSoloの細胞間接着部位への局在にはプラコグロビンが必要である2022

    • Author(s)
      川崎 右京、丸田 陸、小松 聖武、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 間葉系幹細胞の脂肪細胞分化に関与するRhoGEFの網羅的探索2022

    • Author(s)
      田村 祥太郎、鈴木 充喜、二宮 小牧、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞競合による変異細胞排除におけるRhoGEF, Soloの細胞骨格再構築制御機構2022

    • Author(s)
      大橋 一正
    • Organizer
      学術変革領域(A)「競合的コミュニケーションから迫る多細胞生命システムの自律性」第2回領域班会議
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞接着部位を介した力覚応答制御におけるRhoGEF, Solo の機能解析2021

    • Author(s)
      大橋 一正、磯崎 友亮、小野 菜摘、小松 聖武、國冨 葵、小廣 健太、鹿子嶋 克彦、水野 健作
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] PLEKHG4B による細胞間接着形成過程のアクチン骨格再構築メカニズム2021

    • Author(s)
      二宮 小牧、太田 海、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 力覚応答機構に関与するRhoGEF, Soloの相互作用タンパク質の同定2021

    • Author(s)
      國富 葵、佐藤 博紀、東谷 なほ子、東谷 篤志、水野 健作、大橋 一正
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 上皮細胞のアクチン骨格制御と細胞間接着形成におけるRho-GEF, PLEKHG4Bの機能 (PLEKHG4B is a novel Rho-GEF regulating actin cytoskeletal remodeling during epithelial cell-cell junction formation)2020

    • Author(s)
      二宮 小牧, 太田 海, 山下 和成, 水野 健作, 大橋 一正
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アクチンとケラチン骨格の再構築を共役させるRhoGEF, Soloの機能 (Function of Solo, a RhoGEF, regulating the interplay of actin and keratin filaments reorganization)2020

    • Author(s)
      大橋 一正, 磯崎 友亮, 佐藤 博紀, 鹿子嶋 克彦, 小廣 健太, 國富 葵, 水野 健作
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] PLEKHG4B はRac1 とCdc42 を介して細胞間接着の形成を促進する (PLEKHG4B regulates actin cytoskeletal reorganization at cell-cell junctions through Rac1 and Cdc42 activation)2020

    • Author(s)
      二宮 小牧, 太田 海, 山下 和成, 水野 健作, 大橋 一正
    • Organizer
      第72回日本細胞生物学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞接着を介した力覚応答におけるRhoGEF, Soloの機能解析 (Functional analysis of RhoGEF, Solo involved in mechanoresponse through cell adhesion)2020

    • Author(s)
      大橋 一正, 磯崎 友亮, 小廣 健太, 鹿子嶋 克彦, 佐藤 博紀, 藤原 佐知子, 出口 真次, 水野 健作
    • Organizer
      第72回日本細胞生物学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 分子細胞生物分野 大橋研究室

    • URL

      https://konagata.wixsite.com/ohashi-lab

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      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 分子細胞生物分野 大橋研究室

    • URL

      http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/ohashi_lab/

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      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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