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Bioimaging for signal activity in response to extracellular matrix stiffness

Research Project

Project/Area Number 17J02107
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Cell biology
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

日野 直也  京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsFRET / 集団細胞遊走 / ERK / メカノバイオロジー / 細胞極性 / 細胞遊走
Outline of Annual Research Achievements

本年度は上皮細胞の集団遊走時にMAPキナーゼ分子であるERKの活性化が遊走先導細胞から後続細胞へと一方向的に伝播する機構について解析した。昨年度までの研究により、細胞伸展によってERKが活性化し、このERK活性化が細胞収縮を引き起こし、さらに隣接細胞の伸展を引き起こすというサイクルを繰り返すことによって、ERK活性化が伝播することを明らかにした。しかし、先導細胞から後続細胞への一方向的な伝播を説明するには至っていない。そこで、細胞は異方的に形態変化をすることで、非対称なERK活性伝播が実現されるという仮説を立て、これを検証した。
まず、集団遊走時の個々の細胞の形態変化の詳細な解析を行った。これにより、個々の細胞は等方的ではなく、集団遊走の方向に異方的に伸展・収縮を繰り返していることが分かった。また、免疫染色により、集団を構成する個々の細胞は集団遊走が進行するにしたがって、集団遊走の方向へと前後極性を示すようになることが明らかになった。こうした細胞の極性形成とERK活性の一方向的な伝播との関連を明らかにするために、細胞の前後極性に関与する低分子量Gタンパク質であるRac1やCdc42を発現抑制した細胞でERK活性の観察を行ったところ、ERK活性伝播の一方向性が損なわれた。このことから、細胞の前後極性依存的な異方的な形態変化により、ERK活性の一方向的な伝播が実現されていることが示唆された。次に、個々の細胞の極性が集団遊走方向に向く機構の解析を行った。種々の薬剤や光遺伝学技術を用いた解析により、ERK活性が伝播すると、その伝播と逆向きに個々の細胞の前後極性が整列することが分かった。以上のことから、細胞の前後極性の整列とERK活性伝播が協調的に広がっていくことで、長距離にわたる細胞間情報伝達が実現されていることが明らかになった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Open Access: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] IST(オーストリア)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] IBEC(スペイン)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cellular Potts Modeling for Mechanical Wave Propagation in Multicellular Migration2018

    • Author(s)
      平島剛志、日野直也、松田道行
    • Journal Title

      RIMS Kokyuroku

      Volume: No.2087 Pages: 16-23

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] An amphipathic helix of vinexin α is necessary for a substrate stiffness-dependent conformational change in vinculin2018

    • Author(s)
      Hino Naoya、Ichikawa Takafumi、Kimura Yasuhisa、Matsuda Michiyuki、Ueda Kazumitsu、Kioka Noriyuki
    • Journal Title

      Journal of Cell Science

      Volume: 132 Issue: 2

    • DOI

      10.1242/jcs.217349

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ERK activation waves mediated by intercellular mechanical signals during collective cell migration2019

    • Author(s)
      Naoya Hino, Xavier Trepat, Michiyuki Matsuda, Tsuyoshi Hirashima
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ERK activation waves mediated by intercellular mechanical forces underlie long-range guidance for collective cell migration2019

    • Author(s)
      Naoya Hino, Michiyuki Matsuda, Tsuyoshi Hirashima
    • Organizer
      2019 ASCB|EMBO Meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ERK activation waves mediated by intercellular mechanical signaling during collective cell migration2019

    • Author(s)
      Naoya Hino, Michiyuki Matsuda, Tsuyoshi Hirashima
    • Organizer
      The Gordon Research Conference on Directed Cell Migration
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ERK activation waves mediated by intercellular mechanical signaling during collective cell migration2018

    • Author(s)
      日野直也、松田道行、平島剛志
    • Organizer
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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