細胞外基質の堅さの感知に関わる分子メカニズムの解明

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24380185
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木岡 紀幸 京都大学, 農学研究科, 准教授 (90234179)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 細胞・組織 / 癌 / 生体分子 / シグナル伝達 / 細胞分化

Research Abstract

ヒトを含む動物の体は、細胞だけでなくそれを取り巻く細胞外基質(コラーゲンなど)から構成されている。最近、細胞は細胞外基質の物理的な性質-堅さ-を感知(メカノセンス)し、それに基づいて自らの運命を決定していることがわかってきた。たとえば多能性幹細胞は細胞外基質が堅いと骨細胞へ、柔らかいと脂肪細胞へ分化する。細胞は、細胞外基質との接着装置(細胞接着斑)を介して細胞外基質を引っ張り、堅さに釣り合う細胞内張力を知ることで細胞外基質の堅さを感知すると考えられているが、実際の感知に関わる分子、および感知した結果を化学シグナルに変換する仕組みについては不明である。本研究では申請者がこれまで研究してきた細胞接着斑タンパク質ビンキュリンに着目し、これらの仕組みを明らかにすることを目的としている。平成24年度は、硬さの異なる細胞外基質上で細胞を培養し、そのときのビンキュリンの挙動が硬さによって調節されていることを明らかとした。また、ビンキュリンの変異体の安定発現株を作成し、硬さに依存した調節に関わる領域を特定した。また、ビンキュリンとその結合タンパク質ビネキシンを大腸菌で発現させ、精製した。これらの蛋白質を用いてin vitroでビンキュリンの活性を明らかにすることで、ビンキュリンによる細胞外基質の硬さの感知のメカニズムの一端を明らかとした。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

ビンキュリンが細胞外基質の硬さのセンサーとなることをクリアに示しつつある。今後の展開も多いに期待できる。

Strategy for Future Research Activity

細胞外基質の堅さを変えて細胞を培養し、様々なシグナル伝達の強さを調べる。また多能性幹細胞を用いても解析する。これらの研究に必要な細胞系を構築する

Research Products

• [Journal Article] Dlg5 interacts with the TGF-beta receptor and promotes its degradation (2013)
  • Author(s): Takuhito Sezaki, Lucia Tomiyama, Yasuhisa
  • Journal Title: FEBS Lett Volume: (in press)
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.04.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-specific protein modifications by a phytochemical induce heat shock response for self-defense (2013)
  • Author(s): Ohnishi. K, Ohkura. S, Nakahata. E, Ishisaka. A, Kawai. Y, Terao. I. Mori. T, Ishii. T, Nakayama. T, Kioka. N, Matsumoto. S, Ikeda. Y, Akiyama. M, K. Murakami. A
  • Journal Title: PloS one Volume: 8 Pages: e58641
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0058641
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vinexin-beta protects against cardiac hypertrophy by blocking the Akt-dependent signalling pathway (2013)
  • Author(s): Chen, K. Gao, L. Liu, Y. Zhang, Y. Jiang, D. S. Wei, X. Zhu, X. H. Zhang, R. Chen, Y. Yang, Q. Kioka. N. Zhang. X
  • Journal Title: Basic research in cardiology Volume: 108 Pages: 338
  • DOI: 10.1007/s00395-013-0338-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of Dlg5/lp-dlg, a membrane-associated guanylate kinase family protein, in epithelialmesenchymal (2012)
  • Author(s): Takuhito Sezaki, Kohki Inada, Takayuki Sogabe, Kumiyo Kakuda, Lucia Tomiyama, Yohsuke Matsuno, Takafumi Ichikawa, Michinori Matsuno, Kazumitsu Ueda, Noriyuki Kioka
  • Journal Title: PLOS One Volume: 7 Pages: e35519
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0035519
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATP hydrolysis-dependent confornatlonal changes in the extracellular domain of ABCA1 are associated with apoA-I binding (2012)
  • Author(s): Nagao. K, Takahashi. K, Azuma. Y, Takada. M, Kimura. Y, Matsuno. M, Kioka. N, Ueda. K.
  • Journal Title: Journal of lipid research Volume: 53 Pages: 126-136
  • DOI: 10.1194/jlr.M019976
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞外マトリックスの堅さの感知におけるビンキュリン-ビネキシン相互作用 (2012)
  • Author(s): 木岡紀幸
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡(招待講演)
  • Year and Date: 20121211-20121214