細胞膜張力シグナルによる遊走細胞のミオシンII集積

• 研究課題/領域番号: 17K07366
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 岩楯 好昭 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (40298170)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: アメーバ運動 / 粘菌アメーバ / ミオシン / アクチン / 細胞性粘菌 / Rigidity sensing / ケラトサイト / ストレスファイバ / HL-60 / 細胞遊走 / メカノセンシング

研究成果の概要

GFP ミオシン II を発現した細胞性粘菌アメーバを硬さの異なる基質上に這わせ、アメーバ運動とミオシン II の動態を計測した。ヤング率 0.1 kPa 柔らかい基質上では、細胞は糸状突起様の細かい突起をほとんど出さなかった一方、ヤング率 1 kPa の硬い基質上で、細胞は糸状突起様の仮足を多く出した。仮足の振る舞いを詳しく解析すると、最大の仮足の長さは硬い基質上の細胞のほうが短かった。ミオシン II の最大蛍光強度は硬い基質上の細胞のほうが強かった。これらの結果はミオシン II の集積が細胞の伸展に依存することを示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞が誘引物質の方向に移動する性質は走化性と呼ばれ、血球細胞の免疫応答や神経細胞の組織形成など様々な生命現象で重要な働きを担っている。基質に接着した細胞の移動は、一般的にアクチン重合による前端の伸長とアクトミオシンの収縮による後端の退縮によってなされている。細胞前端の細胞膜上のレセプターが誘引物質を感知してから、前端でのアクチン重合にいたる細胞内シグナル伝達経路は詳しく研究されてきた。一方、細胞後端にミオシン II が集積するメカニズムはこれまで明らかにされていなかった。本研究によってミオシン II が走化性運動時、機械的なシグナルを介して集積する可能性が提案された。

研究成果

• [雑誌論文] Leading edge elongation by follower cell interruption in advancing epithelial cell sheets (2022)
  • 著者名/発表者名: Okimura C, Iwanaga M, Sakurai T, Ueno T, Urano Y and Iwadate Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of an F-actin-binding small molecule serving as a fluorescent probe and a scaffold for functional probes (2021)
  • 著者名/発表者名: Takagi T, Ueno T, Ikawa K, Asanuma D, Nomura Y, Uno S, Komatsu T, Kamiya M, Hanaoka K, Okimura C, Iwadate Y, Hirose K, Nagano T, Sugimura K and Urano Y.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7(47) 号: 47
  • DOI: 10.1126/sciadv.abg8585
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative mapping of crawling-cell morphodynamics in deep learning-based feature space (2021)
  • 著者名/発表者名: Imoto, D., Saito, N., Nakajima, A., Honda, G., Ishida, M., Sugita, T., Ishihara, S., Katagiri, K., Okimura, C., Iwadate, Y. and Sawai, S.
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 17(8) 号: 8 ページ: 1009237-1009267
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Actin-binding domains mediate the distinct distribution of two Dictyostelium Talins through different affinities to specific subsets of actin filaments during directed cell migration (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsujioka, M., Uyeda, T.Q.P., Iwadate, Y., Patel, H., Shibata, K., Yumoto, T. and Yonemura, S.
  • 雑誌名: PloS one 巻: 14 号: 4 ページ: e0214736-e0214736
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0214736
  • NAID: 120006812012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 車輪細胞見つけた！ (2019)
  • 著者名/発表者名: 沖村千夏，谷口篤史，野中茂紀，岩楯好昭
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 59 号: 2 ページ: 094-096
  • DOI: 10.2142/biophys.59.094
  • NAID: 130007620405
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rotation of stress fibers as a single wheel in migrating fish keratocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Okimura, C., Taniguchi, A., Nonaka, S. and Iwadate, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 10615-10615
  • DOI: 10.1038/s41598-018-28875-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sensing of substratum rigidity and directional migration by fast-crawling cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okimura, C., Sakumura, Y., Shimabukuro, K. and Iwadate, Y.
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 97 号: 5 ページ: 052401-052401
  • DOI: 10.1103/physreve.97.052401
  • NAID: 120006537398
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Directional cell migration in response to repeated substratum stretching (2017)
  • 著者名/発表者名: Okimura C. and Iwadate Y.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 10 ページ: 101002-101002
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.101002
  • NAID: 210000134518
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Rigidity sensing for directional migration in fast crawling cell (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwadate Y.
  • 学会等名: Active Matter Workshop 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 魚類表皮ケラトサイトのストレスファイバの回転に伴う核と細胞膜の運動 (2020)
  • 著者名/発表者名: 沖村千夏、岩楯好昭
  • 学会等名: 生体運動合同班会議
• [学会発表] エレポマシン雷神（ハンディエレクトロポレーター） (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩楯好昭
  • 学会等名: イノベーションジャパン2019 -大学見本市-
• [学会発表] Movement of inner nucleus and outer cell membrane of a rotating stress fiber-wheel in a migrating keratocyte (2019)
  • 著者名/発表者名: Okimura C. and Iwadate Y.
  • 学会等名: 第５７回生物物理学会年会
• [学会発表] 速いアメーバ細胞の Rigidity Sensing (2019)
  • 著者名/発表者名: 沖村千夏、作村諭一、島袋勝弥、岩楯好昭
  • 学会等名: 生体運動合同班会議
• [学会発表] ゾウリムシ表層シート繊毛の頭から広がるメタクロナールウェーブ (2019)
  • 著者名/発表者名: 中尾 元、沖村千夏、堀 学、岩楯好昭
  • 学会等名: 生体運動合同班会議
• [学会発表] アメーバ運動する線虫精子の牽引力測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: ジャニサ、吉村翠、江本光、沖村千夏、岩楯好昭 、島袋勝弥
  • 学会等名: 生体運動合同班会議
• [学会発表] 細胞性粘菌や好中球の基質の硬さ感知 (2018)
  • 著者名/発表者名: 沖村千夏、作村諭一、島袋勝弥、岩楯好昭
  • 学会等名: 生物物理学会第５６回年会
• [学会発表] 魚類ケラトサイトの遊走メカニズムに微小管は必要ない (2018)
  • 著者名/発表者名: 中嶋仁珠、沖村千夏、岩楯好昭
  • 学会等名: 生物物理学会第５６回年会
• [学会発表] 魚類ケラトサイトのストレスファイバの車輪 (2018)
  • 著者名/発表者名: 沖村 千夏、 谷口 篤史、野中 茂紀、 岩楯 好昭
  • 学会等名: 生体運動合同班会議
• [学会発表] 魚類表皮の遊走細胞ケラトサイトの車輪 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沖村千夏、谷口篤史、野中茂紀、岩楯好昭
  • 学会等名: 第６９回日本細胞生物学会大会シンポジウム「先端イメージングが解き明かす新しい細胞像」
  • 招待講演
• [学会発表] A wheel for migration in fish keratocyte (2017)
  • 著者名/発表者名: 沖村 千夏、 谷口 篤史、野中 茂紀、 岩楯 好昭
  • 学会等名: 生物物理学会第５５回年会
• [学会発表] Sources of metachronal wave in Paramecium cilia (2017)
  • 著者名/発表者名: 日俣直彦、沖村千夏、堀学、岩楯好昭
  • 学会等名: 生物物理学会第５５回年会
• [産業財産権] エレクトロポレーション用電極付きキュベット (2020)
  • 発明者名: 山本朋彦、岩楯好昭、沖村千夏、継山晴進、二階堂正隆、清木信行
  • 権利者名: 株式会社ヤマガタプラスチック、山口大学
  • 産業財産権種類: 意匠
  • 出願年月日: 2020