| Research Abstract |
骨のリモデリングによる機能的適応を担う骨系細胞の活動に対して,力学的な刺激が影響を与えることが知られている.この過程において,力学刺激のセンサーメカニズムとそれに応じた細胞内部のナノ・ミクロ構造変化における力学因子の関与の解明が望まれる.本研究では,細胞骨格アクチンフィラメントに着目し,それが形成する力学構造システムとしての役割について検討した.
まず,骨芽細胞・骨細胞の局所的力学刺激に対するカルシウム応答とアクチン細胞骨格との関連を検討した.次に,アクチン細胞骨格の動的安定性に及ぼす張力の影響について検討した.また,移動性細胞内のラメリポディ内のアクチンネットワーク内のひずみ計測を行い,脱重合との関連を検討した.さらに,引張力下におけるアクチンフィラメントの力学的ふるまいについて,分子動力学解析を行った.これらの検討から,以下の結果が得られた.
骨芽細胞の局所的力学刺激に対するカルシウム応答に対して,アクチン細胞骨格の構造体としての特性,および,刺激(変形)速度が影響を与えることを示した.また,ニワトリ胚蓋冠より単離した骨細胞,および,組織内の骨細胞に対する局所的力学刺激が,カルシウム応答を引き起こすことを示し,刺激部位やアクチン細胞骨格局在との関連を示した.次に,骨芽細胞内のアクチン細胞骨格に作用する予張力を局所的に解放することで,アクチン細胞骨格の脱重合が引き起こされることを示した.また,移動性細胞の駆動力を発生するラメリポディア内のアクチン逆行性流れとひずみを定量的に評価し,アクチンネットワーク内の予張力の解放とアクチン脱重合の関連を示した.さらに,半周期のアクチンフィラメント分子構造に対して,大規模分子動力学法を行い,張力作用下における力学的ふるまいを明らかにした.
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