2019 Fiscal Year Annual Research Report
細胞接着領域における張力伝達効率の能動的な向上機構の解明
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18J23041
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
仲尾 信彦 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 焦点接着斑 / 骨細胞 / 力覚 / 力伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、骨細胞の力覚機構の解明に向けて、争点接着斑の力伝達機能を介した能動的な向上機構の解明を目指すものであり、前年度の研究では、力学的な機能や分子機構に関して、一定の理解を得た。そこで、本年度は、細胞力覚における焦点接着斑の力伝達機能の影響を理解するため、焦点接着を介して骨細胞に力を加え、その応答を調べた。まず、マウスの頭蓋冠から単離した骨細胞に、フィブロネクチンで表面修飾した磁気ビーズを接着させ、その後、磁気ピンセットを用いて、磁気力を細胞に負荷した。細胞に焦点接着斑を介して伝達される力の影響を調べるため、磁気力の大きさを変化させ、細胞の状態に現れる変化を観察した。その結果、より大きな力を加えた骨細胞において、アポトーシス (細胞死)の初期に現れる現象である細胞収縮が観察された。ゆえに、骨細胞において、焦点接着斑を介した力伝達の影響が、細胞死という細胞にとって最も重要な活動として示された。さらに、この力の大きさ依存的な細胞死の機構を明らかにするため、細胞死に深くかかわる一酸化窒素(NO)に着目した。実験から、より大きな力を加えた骨細胞のうち、通常の細胞の内部でNOが産生されること、NO産生を阻害した細胞は収縮しないことが示された。また、NOの細胞内導入により骨細胞はアポトーシスすることが、アポトーシスマーカーAnnexinの観察実験により示された。以上の実験により、焦点接着斑による力伝達は、力の大きさ依存的にNO産生を介して細胞死をもたらすことが示唆された。
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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
当初は、骨細胞において、タリンを始めとする接着タンパク質の挙動を調べ、焦点接着斑を介した細胞の力覚機構を解明する予定であったが、焦点接着斑の力学的・生物学的意義をより深く理解するため、研究方針を変更した。しかし、焦点接着斑を介した骨細胞の力学的な応答として、興味深い現象を発見し、その機構の解明に挑んだことは、焦点線接着斑を介した力伝達機能の、細胞活動に対する意義や影響を明らかにする上で大きな前進であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年、骨細胞において、接着タンパク質インテグリンは、数種類のカルシウムイオンチャネルと共局在することが新たに観察された。そこで、骨細胞の力覚メカニズムを解明するため、現在までの研究で得られた焦点接着斑の知見を活かしながら、インテグリン－カルシウムチャネル複合体と焦点接着斑との関係や、この複合体の力伝達機能、及び、その複合体構成分子や細胞への影響を調べる。特に、カルシウムチャネルとのリンクを介して、「能動的な力伝達機能向上機構」が、骨細胞の力覚とどのように関わるのかを調べる。また、骨細胞の力に対する応答性は、細胞体よりも細胞突起において高いことが知られており、骨細胞応答の場所依存性とこの複合体の空間分布との関連も明らかにする。
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