2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of plasma membrane deformation during cell division.
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15K14501
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
上原 亮太 北海道大学, 創成研究機構, 特任助教 (20580020)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 細胞質分裂 / 細胞骨格 / 細胞膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞周期の最後、細胞膜のくびれ運動により細胞が二分される「細胞質分裂」は、生命継承、恒常性維持に必須の現象であり、その制御機構の解明は医学、生物学の重要課題である。本研究では細胞を物理的に二分するための細胞膜変形制御の物理メカニズムを理解することを目標としている。細胞膜のくびれ運動は、分裂位置に現れる収縮環を構成するアクチン繊維とミオシンの滑り運動によって駆動される。しかし、構成要素の激しい分子交換と解体を伴って収縮する収縮環が、どのように細胞膜との継続的な相互作用を維持し、細胞膜に変形力を伝搬するのか、また細胞分裂位置以外の細胞膜と細胞骨格の相互作用がどのように制御されるのかは全く明らかでない。本研究では、分裂細胞の細胞骨格・細胞膜界面で働く種々のタンパク質の動態および機能解析を通して、正確な細胞分裂が実現する仕組みを理解することを目指した。
ライブセルイメージングにより、細胞質分裂期に細胞分裂位置に局在する細胞骨格・細胞膜相互作用タンパク質数種類の動態および、それぞれのタンパク質の局在相互依存性を比較解析した。その結果として、解析したタンパク質のうちERM（Ezrin/Moesin/Radixin）タンパク質が、細胞膜画分での分子交換速や、細胞膜局在のためのシグナル依存性、細胞膜脂質依存性などの点で他の細胞骨格・細胞膜相互作用タンパク質と顕著に異なる性質を持つことを見出した。さらに機能解析から、ERMタンパク質は収縮環による細胞分裂位置での細胞膜変形には全く関与しない一方で、分裂位置以外での細胞表層における膜変形の駆動に関与することで分裂細胞全体の形態の制御を行っていることを見出した。現在上記の成果を学術論文にまとめ投稿段階にある。今後は、細胞の異なる箇所で細胞膜変形を制御する因子群の機能がどのように統合され、正確な分裂が制御されるのかを明らかにしていきたい。
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