2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms of cellular tensional homeostasis: measurement and analysis
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21H03796
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
出口 真次 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (30379713)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 張力ホメオスタシス / メカノバイオロジー / バイオメカニクス / 熱力学 / 統計力学 / FRAP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
増殖が可能な細胞には張力ホメオスタシスと呼ばれる、細胞内部の物理的な張力を一定に維持する性質が備わっている。これは細胞が周囲環境の変化に対して適応的に振る舞うための基盤となっており、その能力の不全は様々な疾患との関連をもつことが指摘されている。本年度は、前年度までに開発した改良FRAP法（Continuum mechanics-based fluorescence recovery after photobleaching, CM-FRAP法）について論文発表のための追加実験をするとともに、これまで明らかとなっていた測定精度上の問題について改良を行った。具体的には、光褪色領域の自動追跡アルゴリズムについて、測定の各時刻において測定しきい値を変更できるようにした。実験結果を新旧の方法で比較し、特に細胞骨格が入り組んだ空間領域においては新しい方法においてより高い精度で定量化できることを確認した。また、熱統計力学についても前年度までに準備をした論文について、ジャーナルでの採択に向けていくつかの対応を行った。また、細胞の張力ホメオスタシス現象において支えられる力の大きさに応じて細胞骨格の構成成分が変化する現象を相転移と見なし、材料熱力学的観点から数理モデル化を行い、その現象の背後にある物理メカニズムを説明するための解析を行った。これにより、細胞骨格が特定の構成則（力の大きさに応じて見た目の弾性率が変化すること）を仮定すると、実際の現象を論理的に説明できることを明らかにした。
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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
当初の計画通り研究が進み、論文発表も行うことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したCM-FRAPに空間統計学の方法を組み合わせることにより、より適用の範囲や汎用性の高い手法へと発展させる。それを用いて様々な条件で測定を行い、熱統計力学に基づいて解析を行う。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] PDGF-B secreted from skeletal muscle enhances myoblast proliferation and myotube maturation via activation of the PDGFR signaling cascade2022
Author(s)
Hamaguchi, H., Dohi, K., Sakai, T., Taoka, M. Isobe, T., Matsui, T.S., Deguchi, S., Furuichi, Y., Fujii, N.L., Manabe, Y.
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 639
Pages: 169-175
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Establishment of a system evaluating the contractile force of electrically stimulated myotubes from wrinkles formed on elastic substrate2022
Author(s)
Hamaguchi, H., Matsui, T.S., Deguchi, S., Furuichi, Y., Fujii, N.L., Manabe, Y.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 12
Pages: 13818
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Polarized light retardation analysis allows for the evaluation of tension in individual stress fibers2022
Author(s)
Sugita, S., Hozaki, M., Matsui, T.S., Nagayama, K., Deguchi, S., Nakamura, M.
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 620
Pages: 49-55
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Inner nuclear membrane protein, SUN1, is required for cytoskeletal force generation and focal adhesion maturation2022
Author(s)
Ueda, N., Maekawa, M., Matsui, T.S., Deguchi, S., Takata, T., Katahira, J., Higashiyama, S., Hieda, M.
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Journal Title
Frontiers in Cell and Developmental Biology
Volume: 10
Pages: 885859
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Wrinkle force microscopy: a machine learning based approach to predict cell mechanics from images2022
Author(s)
Li, H., Matsunaga, D., Matsui, T.S., Aosaki, H., Kinoshita, Inoue, K., Doostmohammadi, A., Deguchi, S.
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Journal Title
Communications Biology
Volume: 5
Pages: 361
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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