2019 Fiscal Year Research-status Report
Mechanism for coordination of cell motility and proliferation in epithelial cells: role of intercellular mechanical interaction
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19K23748
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
平田 宏聡 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (90414028)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | メカノバイオロジー / 細胞協同現象 / アドヘレンスジャンクション / 葉状仮足 / Rac1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
上皮組織が正常に形成され機能するためには、上皮細胞の運動と増殖の適切な制御が不可欠である。しかし、上皮細胞の運動と増殖が時空間的に協調して制御されるしくみは不明である。上皮組織において上皮細胞は互いに接着して力をやり取りし、これにより上皮細胞は協同的に運動することが知られている。一方で、我々はこれまでに、細胞間接着構造であるアドヘレンスジャンクションに作用する引張力が細胞増殖を抑制することを見出している。そこで本研究では、上皮細胞の運動と増殖の協調的制御に細胞間の力が関わっているとの仮説のもと、その役割の解明を目指す。そのために、細胞周期蛍光バイオセンサーFucciを用いた細胞周期進行のモニターと、粒子画像流速計測法（PIV）による細胞運動速度場の計測を組み合わせて解析を進める。本年度は下記の結果を得た。
上皮細胞をコラーゲン基質上に単層培養すると、播種後30時間程度までは活発な細胞協同運動と細胞周期の進行を示し、その後、播種後50時間程度までに細胞運動と細胞周期進行が基底レベルまで低下することが見出された。そこで、この時間依存的な運動と増殖の協調制御をモデルとして解析を進めた。
上皮細胞の協同運動は葉状仮足の形成により駆動される。一方で、葉状仮足の突出は細胞間に押力をもたらすので、アドヘレンスジャンクションの引張力を低下させることで細胞増殖を促進する可能性も考えられる。そこで、葉状仮足の形成が運動と増殖の協調制御に果たす役割を調べた。葉状仮足の形成と葉状仮足のマスターレギュレーターであるRac1の活性は、播種後30時間程度を過ぎると大幅に低下した。また、Rac1の阻害により葉状仮足の形成を妨げると、播種後30時間程度までの細胞協同運動と細胞周期進行の両者が抑制された。これらの結果から、Rac1による葉状仮足形成が単層上皮細胞の運動と増殖を共に促進させ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
単層上皮細胞において、葉状仮足の形成が細胞運動のみならず細胞増殖も促進し、両者の協調制御に関与することを示唆する結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
単層上皮細胞においてアクトミオシンを活性化することでアドヘレンスジャンクションにかかる引張力を高めた場合の細胞運動と細胞周期進行への影響を調べる。なお、アクトミオシンの活性化や葉状仮足の阻害はアドヘレンスジャンクションにかかる力以外にも影響するので、ネガティブコントロールとしてアドヘレンスジャンクションを形成していない細胞（低密度培養細胞およびアドヘレンスジャンクションタンパク質を欠損した細胞）への影響を並行して評価する。また、細胞間接着分子E-カドヘリンのFRETテンションセンサーを用いて、アドヘレンスジャンクションに実際にかかる引張力の変化を定量する。これらの取組みにより、上皮細胞の運動と増殖の協調的制御における細胞間の力の役割を検証する。
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| Causes of Carryover |
本年度は、上皮細胞の運動と増殖の協調制御に葉状仮足の形成が関与することを示唆する重要な結果が得られたため、その役割について当初の計画よりも集中的に掘り下げて解析した。そのため、他の因子の解析に用いる予定であった阻害剤、アゴニスト、抗体などの購入を見送った。これらの物品は次年度に購入し、計画していた解析を進める。
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