2018 Fiscal Year Annual Research Report
細胞力学応答における細胞核力学場ダイナミクスの役割解明
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18H03521
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
坂元 尚哉 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (20361115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三好 洋美 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (50455367)
伊井 仁志 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (50513016)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | メカノバイオロジー / 細胞バイオメカニクス / 細胞核 / 細胞骨格 / 転写活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は細胞内力学場の評価手法の確立を中心に研究を進めた．まず，顕微鏡ステージ上で観察視野に留めながら，伸展用チャンバ内に培養した細胞を伸展する装置を作製した．この装置を用い細胞接着基質伸展による細胞核変形画像を取得し，細胞核内のひずみ分布を解析した．その結果，細胞核内のひずみ分布は一様ではなく，細胞核中心部でより大きなひずみが生じていることを明らかにした．また，細胞内部に微小蛍光ビーズを導入するインジェクションシステム，導入したビーズの振動挙動から動的弾性率を求めるプログラムの構築を行った．細胞核内に導入した微小蛍光ビーズの挙動を調べた結果，細胞核中心部に比べ，細胞核周辺部の方が高い粘弾性特性を示す傾向を明らかにした．またこの粘弾性特性に対して，クロマチン凝集状態が重要な役割を持つことが示唆された．さらに微小蛍光ビーズを埋め込んだポリアクリルアミドゲル上に培養した細胞が基質を引張る力（牽引力）を三次元的に評価する方法の確立も行った．これら結果から細胞内部の力学的な状態の検討を進めている．
繰り返し伸展刺激にさらされた細胞核の力学特性と転写活性変化との関係を調べる予備的実験として，ヒストンの一つヒストン３のメチル化を免疫蛍光観察した．その結果，伸展刺激負荷１時間後に細胞核中心部のみに蛍光輝度の上昇蛍光が見られ，２４時間後には細胞核全体で蛍光輝度が上昇した．原子間力顕微鏡を用いた押し込み試験結果において細胞核力学特性にも同様な傾向が見られ，力学刺激に対する細胞核の機械的応答と転写活性との相関が示唆された．
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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
細胞内部力学場の評価手法を確立でき，また転写活性評価の予備的なデータ収集も行い，概ね予定通り進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
転写に直接関わるポリメラーゼや転写活性因子挙動を調べることで，細胞核内での転写活性のより詳細な評価を行う．この結果と細胞内・細胞核内力学場との関係を検討し，細胞核内局所の力学場が転写活性に及ぼす影響を明らかにする．また細胞核構造の経時的変化および構造・転写活性変化をもたらす因子の特性を目指す．
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