Mechanism for coordination of cell motility and proliferation in epithelial cells: role of intercellular mechanical interaction

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23748
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0702:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Hirata Hiroaki 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (90414028)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

Development and function of epithelial tissues depend on optimal regulations of motility and proliferation of epithelial cells. In this study, using cultured monolayers of epidermal cells, we examined the mechanism for coordinated regulation of cell motility and proliferation. We showed that Rac1, a master regulator of lamellipodia formation which drives collective cell migration, promoted both cell motility and cell cycle progression in epidermal monolayers. Disruption of the cell-cell adhesion structure, adherens junction (AJ), disturbed time-dependent coordination of cell motility and cell cycle progression after seeding cells, indicating a crucial role of AJ in coordinating motile and proliferative abilities in monolayered epidermal cells. These results were reported in iScience.

Free Research Field

細胞生物学、生物物理学、メカノバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

上皮組織の発生・機能・恒常性にとって上皮細胞の運動と増殖の両者が時空間的に協調して制御されることが必須であるものの、そのしくみは不明であった。本研究は、表皮多細胞系においてRac1が運動と増殖の共通の駆動因子であることを明らかにするとともに、アドヘレンスジャンクションを介した細胞間のコミュニケーションが運動と増殖を協調させるのに必要であることを解明した。これらの結果は、上皮組織という多細胞システムにおける動的挙動制御のメカニズムに重要な知見を与えるとともに、その破綻としてのがんにおける細胞の振る舞いを理解するのにも貢献するものと考えられる。