An integrated analysis of biomechanics of cytokinesis: in vitro experiment and computer simulation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20974
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 19:Fluid engineering, thermal engineering, and related fields
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Imai Yohsuke 神戸大学, 工学研究科, 教授 (60431524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沼山 恵子 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (30400287)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 計算生体流体力学 / 数値流体力学 / 細胞実験 / 計算バイオメカニクス / 細胞質分裂

Outline of Final Research Achievements

In cells, two talins form a homodimer, connecting to each other at the C-terminus dimerization domain. We hypothesized that an alteration in the talin dimer structure changes the dynamics of cytokinesis. To test the hypothesis, we performed a three-dimensional time-lapse imaging of MDA-MB-231 cells, expressing talin-GFP which forms heterodimers with endogenous talin. We show that the cytokinesis orientation was changed to more oblique rather than horizontal by expressing talin-GFP.

Free Research Field

計算バイオメカニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

通常の蛍光顕微鏡では二次元像しか得ることができないため，細胞質分裂を三次元的に時系列でとらえた例はほとんどない．細胞質分裂の過程では，細胞骨格タンパクが発生する収縮力を細胞膜に伝えるために，細胞骨格タンパクと細胞膜を繋ぐリンカータンパクが必要であるが，その実体は明らかになっていない．本研究は，タリンがリンカータンパクの一つであることを示唆し，またタリンの構造変化によって細胞質分裂を制御できる可能性を示した．