2017 Fiscal Year Annual Research Report
Bioimaging for signal activity in response to extracellular matrix stiffness
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17J02107
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
日野 直也 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | FRET / 細胞遊走 / ERK / メカノバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず、ERK, ROCK, FAKのFRETバイオセンサーを安定発現する培養細胞を樹立することを目指した。コドンや細胞への導入手法の最適化、フローサイトメーターを用いた高発現細胞の選抜により、顕微鏡観察に十分な発現量を持つ細胞を得た。また、各分子に対する阻害剤処理を行い、FRETバイオセンサーが機能することを確認した。
さらに本年度は上皮細胞の集団遊走時のERK活性伝播と細胞の形態変化の関連についての解析を行った。集団遊走中の細胞は遊走方向への異方的な伸び縮みとERK活性の増減を繰り返しており、伸びた細胞では高いERK活性が観察された。また、ERK活性は遊走先頭の細胞から後方へと波のように伝播することが報告されているが、細胞の伸び縮みもERK活性と同様に細胞間を伝播していることが明らかになった。さらに、細胞の伸び縮みとERK活性変化との相互相関解析を行ったところ、細胞が伸び始めた後にERK活性が上昇し始め、縮み始めてからERK活性が減少し始めるという前後関係があることが示唆された。そこで次に、細胞の伸びがERK活性変化に与える影響を調べた。その結果、弾性のあるシリコン基板上に播種した細胞を一軸方向に引き伸ばすことによりERK活性が上昇することが明らかになった。さらに、ERK活性が細胞の形態変化に与える影響を調べるために、ERKの活性を阻害する薬剤を添加したところ、集団遊走中の細胞の伸び縮みが抑制された。このことから、集団遊走過程では細胞の形態変化がERK活性を制御し、またERK活性が細胞の形態を制御するというフィードバック系が存在していることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りFRETバイオセンサーを安定発現する培養細胞を樹立し、分子の活性を長時間かつ安定的にライブで観察する系を確立した。また、集団遊走時のERK活性と細胞形態変化に関する理解が深まり、ERK活性伝播のメカニズムの解明に向けて大きく前進したと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
集団遊走時のERK活性伝播メカニズムについてさらなる検討を行う。そのために、ゲノム編集による遺伝子欠損や光遺伝学による分子活性操作などの摂動がERK活性伝播に与える影響を明らかにする。
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