2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on a mechanical memory of the intracelualr forces and stractures
| Project/Area Number |
16K12865
|
|---|
| Research Institution | Ibaraki University |
|---|
Principal Investigator |
長山 和亮 茨城大学, 工学部, 教授 (10359763)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 細胞バイオメカニクス / メカノバイオロジー / 細胞骨格 / 細胞核 / 細胞計測・操作 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
血管や骨などの生体組織は力学環境の変化に応じて「リモデリング」する．このリモデリングを支える細胞内要素として，アクチン細胞骨格が注目されてきた．申請者らは，最近，アクチン細胞骨格には，一旦バラバラになっても自己の線維構造や配向，さらに発生する力も効率良く再現させる「構造と力の記憶」が備わる可能性に気付いた．このような個々の細胞骨格分子の記憶特性は，外乱に対する組織全体の恒常性を保つ基盤原理となっている可能性が高い．そこで本研究では，この考えを立証するために，アクチン細胞骨格に生化学的・物理的外乱を加え分解させた後，その分子構造や張力が再現する過程を詳しく調べた．そして，細胞の構造と力の記憶メカニズムを探るとともに，その生理的意義を明らかにすることを目的とした．今年度は，細胞の構造及び張力の記憶力メカニズムについて，特に細胞老化との関わりに着目し研究を展開した．ブタ胸大動脈由来平滑筋細胞を対象として，継代数が比較的少ない細胞と，継代を重ねて老化を進ませた細胞を準備し，その形態やアクチン細胞骨格の分布様態，細胞が発揮する張力ベクトルを解析した．また，顕微鏡下で長時間培養可能な環境を整え，それらの細胞の運動特性にも着目した．継代数が進むことで細胞面積が増加するが，細胞接着部位での張力は減少傾向が見られた．また，継代数が少ない細胞は仮足の形成頻度が高く，移動速度も速いが，老化が進むことで運動能が低下していくような傾向が見られた．一方，アクチン細胞骨格構造を人為的に破壊した後，再び最重合させる実験によって，細胞張力の復元能力を評価したところ，継代数が数が進むにつれて復元能が高くなるような傾向が見られた．本研究によって，細胞の張力や構造の記憶能力が細胞の老化に深く関わる可能性が示された．
|
