2019 Fiscal Year Annual Research Report
Collective cell migration by activation wave of growth factor signal transduction cascade
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19H00993
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松田 道行 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10199812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平島 剛志 京都大学, 医学研究科, 講師 (10620198)
高橋 康史 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (90624841)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞集団運動 / 上皮細胞増殖因子 / ERK / マップキナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞集団運動は細胞間接着を保ったまま細胞が移動する現象で、その理解は組織発生、創傷治癒、癌細胞浸潤などを理解するうえで極めて重要である。細胞集団運動時には上皮細胞増殖因子受容体（EGFR）を介したERKマップキナーゼの活性化が先導する細胞から後方のの細胞へと連鎖反応的に誘導されるERK活性波伝播現象を発見している。２０１９年度は、この波がどうやって伝わるのかについて、ERK活性波、細胞変形波、牽引力波の関係性について解明を行った。まず、ERK活性をFRETバイオセンサーで検出する。同時に細胞の変形を粒子画像流速測定法（Particle image velocimetry, PIV）にて、細胞が発生する牽引力を牽引力顕微鏡法（Traction force microscopy、図右下）にて測定し、分子活性波と細胞変形および牽引力の変化の位相差を解析する。これらのデータをもとに数理モデルを構築し、分子活性、形態変化、牽引力の関係を明らかにした。さらに、細胞表面の変形を詳細に解析するために、走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（Scanning ion-conductance microscope, SICM）を導入しセットアップを行った。
一方、上皮細胞増殖因子ファミリーおよび上皮細胞増殖因子受容体ファミリーのなかのどの分子が、ERK活性はの伝搬に寄与しているかを解析するために、７種類の上皮細胞増殖因子ファミリーおよび４種類の上皮細胞増殖因子受容体をMDCK細胞でノックアウトした。いずれの分子も単一のノックアウトでは明らかな表現型がなかったため、複数分子のノックアウトを開始した。
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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
目標１「波はどうやって伝わるのか？ ERK活性波、細胞変形波、牽引力波の関係性の解明」については期待通りの成果が得られた。目標３「細胞集団運動を制御するEGFRリガンドは何か」については、単一分子のノックアウトでは表現型が得られず、想定より遅れたが、複数分子のノックアウトが容易にできるようになったので、分子間の重畳性も含めた解析が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
目標２「走査型イオンコンダクタンス顕微鏡による観察」は顕微鏡のセットアップが終わったのでこれからデータを蓄積する。目標３「細胞集団運動を制御するEGFRリガンドは何か」は複数分子のノックアウトで結果を出す。さらに、EGFRについてもノックアウトを進める。目標４「EGFRリガンドはどこまで拡散できるか？」については、観察系が確立できたので、今後、データを蓄積する。
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[Journal Article] Engineering orthogonal, plasma membrane-specific SLIPT systems for multiplexed chemical control of signaling pathways in living single cells.2020
Author(s)
Nakamura A, Oki C, Kato K, Fujinuma S, Maryu G, Kuwata K, Yoshii T, Matsuda M, Aoki K, Tsukiji S.
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Journal Title
ACS Chem Biol
Volume: 15
Pages: 1004-1015
DOI
Peer Reviewed
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