アクチンストレスファイバの動的力学構造の解明

• 研究課題/領域番号: 21680039
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 出口 真次 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30379713)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2009年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
• キーワード: ストレスファイバ / バイオメカニクス / メカノセンサー / メカノバイオロジー / 生物物理 / 細胞骨格 / 非筋アクトミオシン / メカノコントローラー / 生物物理学 / 細胞バイオメカニクス / 生体医工学 / ストレスファイバー / 非筋II型ミオシン / メカノセンサ

研究概要

細胞内のホメオスタシスを維持する上で重要な役割を果たすストレスファイバの構造と機能について研究を行った。ストレスファイバの構造(Fアクチン束化構造、タンパク質組成、ミオシン軽鎖リン酸化状態)と機能(アクトミオシンによる収縮運動)が維持されたまま安定的に細胞から取り出すことができる条件を見出した。またストレスファイバが長軸方向に圧縮された際に起こす脱重合の分子メカニズム(ミオシンへの前方負荷によりアクチンから解離しやすくなる)を初めて提示した。

研究成果

• [雑誌論文] Simultaneous contraction and buckling of stress fibers in individual cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T. S., Sato, M.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 巻: 113 ページ: 824-832
  • 査読あり
• [雑誌論文] The position and size of individual focal adhesions are determined by intracellular stress-dependent positive regulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T. S., Iio, K.
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 68 ページ: 639-651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative regulation of vocal fold morphology and stress by the cricothyroid and thyroarytenoid muscles (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Y Kawahara, S Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Voice 巻: 25 ページ: 255-263
  • 査読あり
• [雑誌論文] Producing single microbubbles with controlled size using microfiber (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Takahashi, S., Tanimura, S., Hiraki, H.
  • 雑誌名: Advances in Bioscience and Biotechnology 巻: 2 ページ: 385-390
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring surface geometry of adherent cells using oblique transillumination (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Bamba, H.
  • 雑誌名: Advances in Bioscience and Biotechnology 巻: 2 ページ: 359-363
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of human phonation with vocal nodules (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Kawahara, Y.
  • 雑誌名: American Journal of Computational Mathematics 巻: 1 ページ: 189-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-muscle myosin II induces disassembly of actin stress fibres independently of myosin light chain dephosphorylation (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T. S., Kaunas, R., Kanzaki, M., Sato, M., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Interface Focus 巻: 1 ページ: 754-766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple roles for myosin II in tensional homeostasis under mechanical loading (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaunas, R., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Bioengineering 巻: 4 ページ: 182-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of and threshold biomechanical conditions for falsetto voice onset (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 ページ: 17503-17503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sarcomeric model of stretch-induced stress fiber reorganization (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Kaunas, H. Hsu, S. Deguchi
  • 雑誌名: Cell Health and Cytoskeleton 巻: 3 ページ: 13-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deguchi, Sarcomeric model of stretch-induced stress fiber reorganization (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Kaunas
  • 雑誌名: Cell Health and Cytoskeleton 巻: 3 ページ: 13-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of and threshold biomechanical conditions for falsetto voice onset (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi
  • 雑誌名: PLos ONE 巻: 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative regulation of vocal fold morphology and stress by the cricothyroid and thyroarytenoid muscles (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi
  • 雑誌名: Journal of Voice 巻: (未定 印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic stretch-induced stress fiber dynamics-Dependence on strain rate, rho kinase and MLCK, Biochemical and Biophysical (2010)
  • 著者名/発表者名: C. Lee, C. Haase, S. Deguchi, R. Kaunas
  • 雑誌名: Research Communications 巻: 401 ページ: 344-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin stress fibers are at a tipping point between conventional shortening and rapid disassembly at physiological levels of MgATP, Biochemical and Biophysical (2010)
  • 著者名/発表者名: T. S. Matsui, K. Ito, R. Kaunas, M. Sato, S. Deguchi
  • 雑誌名: Research Communications 巻: 395 ページ: 301-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic stretch-induced stress fiber dynamics-dependence on strain rate, rho kinase and MLCK (2010)
  • 著者名/発表者名: C.Lee
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communi cations 巻: 401 ページ: 344-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin stress fibers are at a tipping point between conventional shortening and rapid disassembly at physiological levels of MgATP (2010)
  • 著者名/発表者名: T.S.Matsui, K.Ito, R.Kaunas, M.Sato, S.Deguchi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications (未定, 印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomechanical properties of actin stress fibers of non-motile cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Sato, M.
  • 雑誌名: Biorheology 巻: 46 ページ: 93-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] A versatile micro-mechanical tester for actin stress fibers isolated from cells (2009)
  • 著者名/発表者名: T. S. Matsui, S. Deguchi, N. Sakamoto, T. Ohashi, M. Sato
  • 雑誌名: Biorheology 巻: 46 ページ: 401-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement and finite element modeling of the force balance in the vertical section of adhering vascular endothelial cells (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi, Y. Ishimaru, K. Hashimoto, S. Washio, K. Tsujioka
  • 雑誌名: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 巻: 2 ページ: 173-185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement and finite element modeling of the force balance in the vertical section of adhering vascular endothelial cell (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi, H.Fukamachi, K.Hashimoto, K.Iio, K.Tsujioka
  • 雑誌名: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2 ページ: 173-185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomechanical properties of actin stress fiber of non-motile cells (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi, M.Sato
  • 雑誌名: Biorheology 46 ページ: 93-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] A versatile micro-tensile test system for viscoelastic measurement of isolated actin stress fibers (2009)
  • 著者名/発表者名: T.S.Matsui, S.Deguchi, N.Sakamoto, T.Ohashi, M.Sato
  • 雑誌名: Biorheology 46 ページ: 401-415
  • 査読あり
• [学会発表] Positive and negative feedbacks in cell adhesion regulation and tensional homeostasis (2012)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 学会等名: International Symposium on Cellular Mechanobiology
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Positive and Negative Feedbacks in Cell Adhesion Regulation and Tensional Homeostasis (2012)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 学会等名: International Symposium on Cellular Mechanobiology
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Biophysical properties of actin stress fibers (2012)
  • 著者名/発表者名: T.S.Matsui, H.Onodera, Y.Minegishi, A.C.Saito, M.Sato, S.Deguchi
  • 学会等名: International Symposium on Cellular Mechanobiology
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 平滑筋細胞と繊維芽細胞の配向制御法について (2012)
  • 著者名/発表者名: 齋藤明, 出口真次, 松井翼, 佐藤正明
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期総会・講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-03-13
• [学会発表] Tensional homeostasis in a dynamic mechanical environment (2012)
  • 著者名/発表者名: Kaunas, R., Deguchi, S.
  • 学会等名: Multiscale Methods and Validation in Medicine and Biology I : Biomechanics and Mechanobiology
  • 発表場所: San Francisco, USA(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-13
• [学会発表] 細胞内張力伝達要素ストレスファイバの形成・維持の分子メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井翼, 出口真次, 佐藤正明
  • 学会等名: 第24回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] Cellular tensional homeostasis regulated by myosin ii (2012)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 学会等名: 2nd BMES-SPRBM Inaugural Conference on Cellular and Molecular Bioengineering(30th Scientific Conference of SPRBM)
  • 発表場所: San Juan, Puerto Rico
  • 年月日: 2012-01-05
• [学会発表] Role of stress fibers in cellular tensional homeostasis (2012)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Kaunas, R., Sato, M.
  • 学会等名: 2nd BMES-SPRBM Inaugural Conference on Cellular and Molecular Bioengineering
  • 発表場所: San Juan, Puerto Rico(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-05
• [学会発表] Adaptation of nonmuscle cells to mechanical environment (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Sato, M.
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobiology
  • 発表場所: Shanghai, China(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-06
• [学会発表] Cellular tensional homeostasis regulated by nonmuscle myosin-II (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Kaunas, R., Sato, M.
  • 学会等名: International Symposium on Mechanobiology
  • 発表場所: Shanghai, China(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] Nonmuscle myosin II-based regulation of cellular tensional homeostasis (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Kaunas, R., Sato, M.
  • 学会等名: Symposium : Developing Mechanobiology : from fundamentals to medical applications in The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 姫路(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Celluar adaptation to physical environment (2011)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S., Sato, M.
  • 学会等名: 生物物理学会・東北支部講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] アクチンストレスファイバが張力依存的に脱重合するメカニズムの考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本、熊本大学
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] アクチンストレスファイバは筋原繊維のように弛緩するか? (2011)
  • 著者名/発表者名: 松井翼
  • 学会等名: 第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本、熊本大学
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Multiple roles for myosin II in tensional homeostasis-Experimentand theory (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Kaunas
  • 学会等名: BMES-SPRBM Inaugural Conference on Cellular and Molecular Bioengineering, 29th Scientific Conference of SPRBM
  • 発表場所: アメリカ、Miami Beach
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] Nonmuscle actomyosin bundles have contractile properties similar to but distinct from those of striated muscle (2010)
  • 著者名/発表者名: T.S.Matsui
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Cellular adaptation to physical environment based on nonmuscle actomyosin contractility (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] アクチンストレスファイバのねじり収縮 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松井翼
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋、名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 再生系細胞に存在する張力ホメオスタシスの幾つかの証拠 (2010)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋、名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Theoretical and experimental study of the mechanism of phonation onset (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: シンガポール、Suntec Convention Centre
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Cellular adaptation I : Contractile properties of actin stress fibers (2010)
  • 著者名/発表者名: T.S.Matsui
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: シンガポール、Suntec Convention Centre
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Cellular adaptation II : Tensional homeostasis based on nonmuscle actomyosin contractility (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: シンガポール、Suntec Convention Centre
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] A dynamic model of actin stress fiber network adaptation to cyclic stretching (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kaunas
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: シンガポール、Suntec Convention Centre
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Proposed mechanism of cellular adaptation to mechanical environment (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi
  • 学会等名: 第49回日本生体医工学会
  • 発表場所: 大阪、大阪国際交流センター
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] アクチンストレスファイバの動態調節の分子機構とメカニクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 出口真次, 松井翼
  • 学会等名: 第22回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] アクチンの取り込みを伴わないストレスファイバの可逆的収縮 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松井翼, 出口真次
  • 学会等名: 第22回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] アクチンストレスファイバの収縮と構造の関係について (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野寺瞳, 松井翼, 出口真次
  • 学会等名: 第22回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] Biomechanical behaviors of actin stress fibers of non-motile cells (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi, T.S.Matsui, M.Sato
  • 学会等名: The Third Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics
  • 発表場所: Engelberg, Switzerland
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] In vitro measurement of viscoelastic properties of actin bundles using micro-tensile tester with visual feedback control (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Matsui, S.Deguchi, N.Sakamoto, T.Ohashi, M.Sato
  • 学会等名: 4th Asian Pacific Conference on Biomechanics
  • 発表場所: Christchurch, New Zealand
  • 年月日: 2009-04-16
• [図書] バイオメカニクス最前線 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出口真次
  • 出版者: 共立出版(印刷中)
• [図書] バイオメカニクス最前線 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出口真次, 他(共著)
  • 出版者: 共立出版(印刷中)
• [図書] Chapter 9. Nuclear mechanics and mechanotransduction. In"Cellular Mechanotransduction : Diverse Perspectives from Molecules to Tissue" (2010)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Sato, M.
  • 出版者: Cambridge University Press
• [図書] Cellular Mechanotransduction : Diverse Perspectives from Molecules to Tissues (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Deguchi, M.Sato
  • 出版者: Cambridge University Press
• [備考]
  • URL: http://www.biomech.mech.tohoku.ac.jp/satolab/deguchi.html
• [備考]
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/87bca4b801774ad6e093d0079e81b956.html