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Elucidation of molecular mechanisms regulating membrane blebbing

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science
Project/Area Number 17H06012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

池ノ内 順一  九州大学, 理学研究院, 教授 (10500051)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥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ブレブ / 細胞膜 / アクチン細胞骨格 / カルシウムイオン / 上皮間葉転換 / Rnd3 / RhoA / 双安定性 / 細胞質 / 細胞運動 / シグナル伝達
Outline of Annual Research Achievements

細胞膜は恒常的にアクチン細胞骨格に裏打ちされている。しかし、アクチン細胞骨格が一時的に細胞膜から乖離すると、細胞膜は突出する。この細胞膜の突出構造をブレブと呼ぶ。細胞死や細胞分裂に伴って受動的に形成されるブレブと異なり、近年、細胞は能動的にブレブを形成して方向性を持った運動することが明らかになった。ゼブラフィッシュの始原生殖細胞が移動する際にブレブを用いて移動していること(Blaser et al. Dev Cell 2006)が示されて以降、細胞性粘菌などの下等生物から、近年では、ヒトの癌細胞もブレブによって細胞が運動性を獲得すること(Liu et al. Cell 2015)が報告されている。いずれの細胞も、ブレブの形成と退縮を繰り返しながら運動する。しかしながら、その分子機構は不明な点が多い。私たちは、ブレブの形成・退縮に関わる分子機構の解析を進めてきた(Aoki et al. PNAS 2016)。これまでにブレブが形成されて細胞膜が拡大する時期においては低分子量Gタンパク質Rnd3がp190B-RhoGAPの活性化を介してRhoAの活性を抑制するのに対して、ブレブが退縮する時期においては、RhoAが活性化されて、ROCKがRnd3を直接リン酸化することによりRnd3を形質膜から排除するという、RhoAとRnd3の相互抑制機構が存在することを明らかにした。このRhoAとRnd3の双安定な活性化機構(Bistability)が、ブレブが形成と退縮を繰り返す双安定性の本質であるという説を提唱した(Aoki et al. PNAS 2016; Ikenouchi. Cell Cycle 2016)。本研究提案では、このモデルに基づいてブレブの数理モデルの構築を行った。また、ブレブの制御に関わる新たな分子機構の探索を進めた。

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。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Roles of membrane lipids in the organization of epithelial cells: Old and new problems.2018

    • Author(s)
      Ikenouchi J.
    • Journal Title

      Tissue Barriers.

      Volume: 6 Issue: 2 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1080/21688370.2018.1502531

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] α-Catenin Controls the Anisotropy of Force Distribution at Cell-Cell Junctions during Collective Cell Migration.2018

    • Author(s)
      Matsuzawa K, Himoto T, Mochizuki Y, Ikenouchi J.
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 23 Issue: 12 Pages: 3447-3456

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.05.070

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cell surface flip-flop of phosphatidylserine is critical for PIEZO1-mediated myotube formation2018

    • Author(s)
      Tsuchiya Masaki、Hara Yuji、Okuda Masaki、Itoh Karin、Nishioka Ryotaro、Shiomi Akifumi、Nagao Kohjiro、Mori Masayuki、Mori Yasuo、Ikenouchi Junichi、Suzuki Ryo、Tanaka Motomu、Ohwada Tomohiko、Aoki Junken、Kanagawa Motoi、Toda Tatsushi、Nagata Yosuke、Matsuda Ryoichi、Takayama Yasunori、Tominaga Makoto、Umeda Masato
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 2049-2049

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04436-w

    • NAID

      120006471161

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Adherens junctions influence tight junction formation via changes in membrane lipid composition.2018

    • Author(s)
      Shigetomi K, Ono Y, Inai T, Ikenouchi J.
    • Journal Title

      J Cell Biol.

      Volume: 217 Issue: 7 Pages: 2373-2381

    • DOI

      10.1083/jcb.201711042

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Regulation of the epithelial barrier by post-translational modifications of tight junction membrane proteins2018

    • Author(s)
      Shigetomi K, Ikenouchi J
    • Journal Title

      the Journal of Biochemistry

      Volume: 163 Issue: 4 Pages: 265-272

    • DOI

      10.1093/jb/mvx077

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Emphatic visualization of sphingomyelin-rich domains by inter-lipid FRET imaging using fluorescent sphingomyelins2017

    • Author(s)
      1.Kinoshita M, Ano H, Murata M, Shigetomi K, Ikenouchi J, Matsumori N
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 16801-16801

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16361-x

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 上皮細胞に存在する細胞膜構造の形成メカニズム2018

    • Author(s)
      池ノ内順一
    • Organizer
      第91回日本生化学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 上皮細胞の細胞膜構造形成における細胞膜脂質の役割2017

    • Author(s)
      池ノ内順一, 重富健太
    • Organizer
      第69回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] タイトジャンクション形成における細胞膜脂質の関与2017

    • Author(s)
      重富健太, 池ノ内順一
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞環境から解き明かすAJリモデリングの分子機構2017

    • Author(s)
      樋本 拓也, 松沢 健司, 望月 優輝,池ノ内 順一
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 九州大学理学部生物学科代謝生理学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~taisha/ikelab/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究代表者の研究室ホームページ

    • URL

      http://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~taisha/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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