2018 Fiscal Year Annual Research Report
１細胞キナーゼ活性イメージングと数理解析により明らかになる骨格筋幹細胞の増殖制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science |
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| Project/Area Number |
17H06017
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
冨田 太一郎 東邦大学, 医学部, 講師 (70396886)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 細胞融合 / キナーゼ / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋分化の過程では、多数の筋芽細胞が融合して巨大な筋細胞が形成される。この筋形成にはMAPKなどをはじめとする多数のキナーゼ活性が関与することが知られており、実際、慢性炎症や異常な細胞ストレスにおいては、種々の異常なキナーゼ活性が様々な筋萎縮病態をもたらす原因であると示唆されているが、従来、個々の細胞内のキナーゼ活性制御を理解する方法に乏しく、生きた細胞内のキナーゼ活性の実態はほとんど解明されていない。
本研究の成果として、生きた培養筋芽細胞内のp38MAPK活性を単一細胞レベルで定量的に可視化することに成功し、分化誘導時にp38活性は細胞ごとに異なる活性化動態を示すこと、また、細胞運動を生じた細胞でp38活性が変化する様子を明らかにすることができた。さらに、関連する各種キナーゼの新しい可視化プローブの開発にも取り組み、特に、新規のPKA活性可視化プローブの構築にも成功した。これにより単一細胞のキナーゼ活性化と不活性化のパラメータを得ることが可能になった。
また、筋形成過程におけるp38の役割を探索し、培養筋芽細胞を用いた試験管内筋形成モデルを用いて、p38が細胞融合を担う２種類の膜タンパク質の発現に必要であることを解明した。この細胞融合の膜タンパク質一つを欠く筋芽細胞株を作成・解析した結果、細胞融合しない細胞であっても筋の電気的興奮を生じることを見出した。このことから、細胞融合と細胞の分化は独立の制御の下にそれぞれ筋形成を進行させており、それぞれが独立に筋形成不全の原因と成り得ることが明らかとなった。従って、炎症やストレスにより異常なp38活性を生じた場合には、細胞融合の異常から筋形成不全を生じる可能性も示唆された。本研究は、生きた筋細胞p38のキナーゼ動態を定量可能にした点、また、骨格筋分化におけるp38の生理的意義を解明できた点で大きな成果があった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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