アメーバのかたちを決めるメカノシグナル伝達

• Project Area: Integrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science
• Project/Area Number: 17H06008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 岩楯 好昭 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (40298170)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 細胞遊走 / ケラトサイト / アクチン / ミオシン / ストレスファイバ / メカノセンシング / 牽引力 / ストレスファイバー / 細胞運動 / シグナル伝達

Outline of Annual Research Achievements

魚は頭が大きく尾が細いことで自身の後ろで渦が発生するのを防ぎ効率的に泳げるように、生物の“かたち”はその運動機能と密接に関係している。細胞にとってもかたちは運動機能と密接に関係している。細胞性粘菌アメーバは溶液に浮遊中や基質への接着直後は不定形で移動できないが、間もなく前後極性を生み出し移動し始める。さらにしばらく経つと、半月形となってまっすぐに移動し続けることがある。半月形となった細胞の移動の直進性や運動速度は不定形の細胞の移動に比べ遥かに上昇することから、この半月形のかたちはアメーバ運動という機能を効率的に実行する最善の形態と推測される。細胞性粘菌アメーバだけでなく、繊維芽細胞、上皮ケラチノサイトなど様々な細胞種がこの形態を示す。本研究の目標は、アメーバが半月形のかたちになる細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることである。
ケラトサイトは魚の表皮細胞である。魚が皮膚に傷を負った時、周囲のケラトサイトが損傷部位に移動し傷を修復する。興味深いことにケラトサイトは常に半月形を維持し弧を前として移動する。また、ケラトサイトはヒトのケラチノサイトの50倍の速度で移動するユニークな細胞である。ケラトサイトはアクトミオシンからなるストレスファイバを細胞後後部に進行方向とは垂直な向きに配列させる。本年度、このストレスファイバの３次元の配列を移動中のケラトサイトで直接、詳細に観察したところ、ストレスファイバが細胞の移動に伴い回転していることがわかった。このストレスファイバの回転がケラトサイトの形状を維持しているらしい。

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] Stress-Fiber Wheel Rotation in Keratocytes (2019)
  • Author(s): 沖村千夏，谷口篤史，野中茂紀，岩楯好昭
  • Journal Title: Seibutsu Butsuri Volume: 59 Issue: 2 Pages: 094-096
  • DOI: 10.2142/biophys.59.094
  • NAID: 130007620405
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rotation of stress fibers as a single wheel in migrating fish keratocytes (2018)
  • Author(s): Okimura, C., Taniguchi, A., Nonaka, S. and Iwadate, Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 10615-10615
  • DOI: 10.1038/s41598-018-28875-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sensing of substratum rigidity and directional migration by fast-crawling cells. (2018)
  • Author(s): Okimura, C., Sakumura, Y., Shimabukuro, K. and Iwadate, Y.
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 97 Issue: 5 Pages: 052401-052401
  • DOI: 10.1103/physreve.97.052401
  • NAID: 120006537398
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Directional cell migration in response to repeated substratum stretching (2017)
  • Author(s): Okimura C. and Iwadate Y.
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Issue: 10 Pages: 101002-101002
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.101002
  • NAID: 210000134518
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 速いアメーバ細胞の Rigidity Sensing (2019)
  • Author(s): 沖村千夏、作村諭一、島袋勝弥、岩楯好昭
  • Organizer: 生体運動合同班会議
• [Presentation] ゾウリムシ表層シート繊毛の頭から広がるメタクロナールウェーブ (2019)
  • Author(s): 中尾 元、沖村千夏、堀 学、岩楯好昭
  • Organizer: 生体運動合同班会議
• [Presentation] アメーバ運動する線虫精子の牽引力測定 (2019)
  • Author(s): ジャニサ、吉村翠、江本光、沖村千夏、岩楯好昭 、島袋勝弥
  • Organizer: 生体運動合同班会議
• [Presentation] 細胞性粘菌や好中球の基質の硬さ感知 (2018)
  • Author(s): 沖村千夏、作村諭一、島袋勝弥、岩楯好昭
  • Organizer: 生物物理学会第５６回年会
• [Presentation] 魚類ケラトサイトの遊走メカニズムに微小管は必要ない (2018)
  • Author(s): 中嶋仁珠、沖村千夏、岩楯好昭
  • Organizer: 生物物理学会第５６回年会
• [Presentation] 魚類ケラトサイトのストレスファイバの車輪 (2018)
  • Author(s): 沖村千夏、谷口篤史、野中茂紀、岩楯好昭
  • Organizer: 生体運動合同班会議
• [Presentation] 魚類表皮の遊走細胞ケラトサイトの車輪 (2017)
  • Author(s): 沖村千夏、谷口篤史、野中茂紀、岩楯好昭
  • Organizer: 第６９回日本細胞生物学会大会シンポジウム「先端イメージングが解き明かす新しい細胞像」
  • Invited
• [Presentation] A wheel for migration in fish keratocyte (2017)
  • Author(s): 沖村千夏、谷口篤史、野中茂紀、岩楯好昭
  • Organizer: 生物物理学会第５５回年会
• [Presentation] Sources of metachronal wave in Paramecium cilia (2017)
  • Author(s): 日俣直彦、沖村千夏、堀学、岩楯好昭
  • Organizer: 生物物理学会第５５回年会