細胞外基質の硬さによる細胞機能制御の分子機構の解明
| Project/Area Number |
18H02167
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木岡 紀幸 京都大学, 農学研究科, 教授 (90234179)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | コラーゲン / 細胞外マトリックス / 細胞分化 / 接着斑 / 間葉系幹細胞 / メカノバイオロジー / 脂肪細胞 / ビンキュリン / 骨芽細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞を取り囲む細胞外基質(コラーゲンなど)の「硬さ」が細胞の分化方向性を制御することがわかってきた。例えば間葉系幹細胞は軟らかい基板上では脂肪細胞に、硬い基板上では骨芽細胞に分化やすくなる。申請者はこれまでに、接着斑タンパク質ビンキュリンが細胞外基質の硬さを感知するメカノセンサーとして働き、硬さによる脂肪細胞への分化調節に必要なことを明らかにしてきた。しかし、脂肪細胞と骨芽細胞への分化のように、至適な硬さが数十倍も異なる際に、同じ仕組みが働いているかは不明である。本研究では、ビンキュリンとともに細胞外基質の硬さを感知するセンサーとして繊維芽細胞において働いているタンパク質SORBS3とSORBS1が、細胞が感知する硬さのレンジに影響している可能性があると考え、その可能性を検証する。そのため、平成30年度は、まずSORBS3とSORBS1の発現を抑制した間葉系幹細胞を作成した。さらに発現抑制細胞にSORBS3またはSORBS1の遺伝子を再発現させた細胞を作成した。これにより、SORBS3とSORBS1の機能を調べる準備が整った。また、細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化の調節の際に働く転写共役因子YAP/TAZを調節する経路(メカノトランスダクション)が不明である。この経路を調べるために、SORBS3またはSROBS1の発現を抑制した間葉系幹細胞を用い、プロテオームを利用して網羅的に探索を行った。
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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
1.細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節の詳細な仕組みの解明
ビンキュリン-SORBS3/1軸のうち、ビンキュリンの脂肪細胞分化への効果は示されているが、SORBS3とSORBS1の役割は不明である。そこで今年度は間葉系幹細胞株を用い、SORBS3とSORBS1の発現を抑制した細胞を作成した。また発現抑制細胞にSORBS3またはSORBS1の遺伝子を再発現させた細胞を作成した。
また、硬さによる脂肪細胞分化の調節の際に、ビンキュリンの下流でYAP/TAZにつなぐ経路(メカノトランスダクション)が不明である。そこでSORBS3またはSROBS1によって調節されるシグナル経路をプロテオームを利用して網羅的に探索した。
2.細胞外基質の硬さによる骨芽/筋芽細胞分化調節の仕組みの解明
これまでに骨芽細胞への分化にビンキュリンとSORBS1が必要なこと、一方で筋芽細胞の分化にビンキュリンとSORBS3が必要なことが報告されたが、細胞外基質の硬さ依存的な骨芽/筋芽細胞分化調節への関与については不明である。1.で作成したSORBS3、SORBS1の発現抑制/再発現細胞を用い、プラスチック基板上での骨芽/筋芽細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR)への効果を調べた。
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| Strategy for Future Research Activity |
A)細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節の詳細な仕組みの解明:昨年度までに作成したSORBS1またはSORBS3発現抑制細胞の、軟らかいレンジの硬さ(1.0～10kPa)の基板上での脂肪細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR、脂肪滴の染色)、YAP/TAZの核局在を調べ、細胞外基質の硬さによる脂肪細胞分化調節でのSORBS3/1の役割を解明する。またプロテオームの結果候補に挙がったシグナル経路について、SORBS3/SORBS1発現抑制細胞での活性変化を調べる。
B)細胞外基質の硬さによる骨芽/筋芽細胞分化調節の仕組みの解明：昨年度までに作成したSORBS1またはSORBS3発現抑制細胞を用い、今年度は、硬さの異なる基板上で骨芽/筋芽細胞分化(分化特異的遺伝子のRT-PCR、アルカリホスファターゼ活性測定)を調べる。
C)感知レンジモジュレーター仮説の検証:SORBS1とSORBS3によって細胞が感知する硬さの範囲を調節しているという感知レンジモジュレーター仮説を検証することを目指している。これまでSORBS3とSORBS1の凝集する性質がタンパク質精製や親和性評価の障害となっていたので、凝集性の低い状態での精製を目指して、条件を検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Changes in the asymmetric distribution of cholesterol in the plasma membrane influence streptolysin O pore formation2019
Author(s)
Ogasawara, F., Kano, F., Murata, M., Kimura, Y., Kioka, N., Ueda, K
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: 4548-4548
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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