３次元形態を制御した細胞がしめす走化性誘導因子への応答の違い

• Project/Area Number: 15J10080
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 允 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: F-アクチン波 / マクロピノサイトーシス / ファゴサイトーシス / 細胞形態 / 走化性 / イメージング / 細胞性粘菌 / diSPIM / 微小流路

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、細胞の３次元形態の制御により生じる細胞運動について分子レベルでの理解を目指すことである。ここでは細胞膜を変形させる現象としてF-アクチン波(F-アクチンの多いリング状の領域が細胞膜近傍領域を波の様に伝播する現象)に注目した。F-アクチン波が関与する細胞運動として、重心移動のほか、マクロピノサイトーシスやファゴサイトーシスがある。これらの運動は細胞膜の３次元形態を制御することで成立しており、癌細胞や免疫細胞といった医学的に重要な研究対象の中心的機能を担っている。しかしながら、４次元的な解析は困難が多く、細胞膜の形態変化と細胞運動とを関連づけた理解は十分ではない。
本研究では実験に細胞性粘菌を用いた。初めに、足場と接着していない非接着面を伝播する波をdiSPIMを用いて観察した。その結果、極性を示す細胞に特徴的な伝播様式や、共焦点顕微鏡では検出できなかった膜変形の特徴を複数発見した。続いて、非接着面と接着面を伝播する波を比べ、F-アクチンの動態とそれに伴う細胞膜の３次元形態について共通点および相違点をまとめた。その結果、非接着面の波について理解を進める上で、接着面の波に注目する手法は有効な手段になりうることがわかった。さらに相違点については、変異体や足場を変えた実験を重ね、非接着面の波にのみ見られた特徴を接着面の波でも再現できる実験条件を特定した。本研究では、接着面の波の伝搬を制御しうる分子機構を調査し、BARタンパク質の関与を示唆した。さらに接着面を波が伝播する際に細胞膜にかかる力を計測した。
本研究より、接着面を伝播するF-アクチン波より得られる知見は、非接着面を伝播する波を理解するうえで有用であることが示唆された。双方の知見を合わせることで、細胞の重心移動のほか、マクロピノサイトーシスやファゴサイトーシスなどの細胞運動の一層の理解が進むと期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] 細胞性粘菌のアクチン波にともなう膜変形とBARドメインタンパクの局在 (2015)
  • Author(s): 中村允、千田優子、島田奈央、澤井哲
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市中央区)
  • Year and Date: 2015-12-01