2020 Fiscal Year Research-status Report
細胞膜損傷の修復装置の分子構成・構造とそのシグナル制御機構
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20K06642
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
祐村 恵彦 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70183986)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞膜 / 損傷治癒 / アクチン / ミオシン / Caイオン / カルモジュリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚の怪我など，組織レベルでの損傷治癒は日常的に経験するが，細胞レベルでも細胞膜の損傷を修復する機構が存在する。実際，外界の物理的・化学的ストレスによって，細胞膜の損傷はしばしば起こる。細胞膜は外界環境から細胞を守るとともに，細胞内の環境を維持しており，速やかに修復しなければ細胞成分が外に出て最終的に細胞は死ぬ。人における細胞膜修復機構の欠損は，多くの疾病の原因となっている。また，人為的に細胞膜に穴を開けて物質を導入するマイクロインジェクション法などの技術も，細胞の持つこの修復機構に依存している。本研究では，独自に開発した，細胞膜のみに正確な大きさの穴をあけるレーザーポレーション法をさらに改良しつつ，細胞膜に穿孔損傷を与え，その修復過程に形成される修復装置の分子構成，構造，シグナル制御機構を明らかにし，細胞膜修復機構の全体像を明らかにする。これらの研究成果は，関連疾病の治療に役立つだけでなく，高効率な細胞内への外来物質導入装置の開発にもつながると考えている。当該年度では，まずレーザーポレーション装置の光学系を改良し，レーザー光を絞ることで，より小さな穴を細胞膜に開けることができるようにした。この装置を用いて細胞膜に直径0.5 ミクロンの穴を開け，その後に損傷部に集積するタンパク質を新たにいくつか同定した。それぞれのタンパク質に蛍光タンパク質を融合させることで，全反射蛍光顕微鏡のもとでタンパク質を可視化し，これらがどのような経過で損傷部に集積するかについて明らかにした。損傷時に細胞外からのCaイオンの流入がトリガーになって，カルモジュリンなどが関与することが明らかになってきた。
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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
コロナ禍で，いくつかの計画は遅れているが，新たな進展もあり研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞膜が損傷時に，細胞外からのCaイオンの流入がトリガーになって，カルモジュリンなどが関与することが明らかになってきた。今後カルモジュリンの標的分子を明らかにしていきたい。また，カエル卵やショウジョウバエの胚で，ミオシンがアクチンとともに損傷部で収縮環様の構造を作り収縮することで，損傷部の穴が閉じると報告されてきたが，少なくとも細胞性粘菌ではミオシンは損傷部から消失することが申請者の研究で最近明らかになってきており，上記の卵や胚とは異なるメカニズムであることが示唆される。今後ミオシンの役割について，検討していきたい。また，損傷部位の修復の超微細構造を，細胞膜損傷後，経時的に凍結して，透過型電子顕微鏡で観察を行なう。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で，学会発表が全てオンラインになったため，旅費の支出がなくなった。未使用額については，電子回路設計のための部品の購入に充て，装置の充実を図りたい。
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