細胞はいかにして足場の硬さを感知するのか：アクトミオシンとチャネルの協同機構

• 研究課題/領域番号: 24247028
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 曽我部 正博 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (10093428)
• 研究分担者: 辰巳 仁史 金沢工業大学, バイオ・化学部・応用バイオ学科, 教授 (20171720) ; 早川 公英 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (60467280)
• 連携研究者: 小林 剛 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (40402565)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円); 2014年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円); 2013年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円); 2012年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
• キーワード: メカノセンシング / 足場 / 機械受容チャネル / 細胞骨格 / 接着斑 / 機械刺激受容チャネル

研究成果の概要

細胞は基質や隣接細胞の硬さを感知し、それに応じて増殖、分化、生存、運動を制御して自身の運命や行動を決定する。しかし、その感知機構は未だ不明である。本研究では、細胞が基質の硬さを調べる際は、接着斑を介して接着した基質を能動的にアクチンストレス線維により引っ張り、接着斑/細胞骨格において硬さを反映する応力を細胞内シグナル（カルシウム・スパーク）に変換して基質の硬さを感知する、という「アクティブタッチ」仮説を検証し、その分子基盤を明らかにすることを目指した。その結果、蛍光力学顕微鏡により仮説を支持する事象の観察に成功した。また、そのシグナル変換に関与する機械刺激受容チャネル群を同定した。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular dynamics study on protein-water interplay in the mechanogating of the bacterial mechanosensitive channel MscL (2015)
  • 著者名/発表者名: Sawada Y, Sokabe M
  • 雑誌名: Eur J Biophys 巻: 44 号: 7 ページ: 531-43
  • DOI: 10.1007/s00249-015-1065-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unidirectional incorporation of a bacterial mechanosensitive channel into liposomal membranes (2015)
  • 著者名/発表者名: Nomura T, Cox CD, Bavi N, Sokabe M and Martinac B
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 29 号: 10 ページ: 4334-45
  • DOI: 10.1096/fj.15-275198
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] FUS regulates AMPA receptor function and FTLD/ALS-associated behaviour via GluA1 mRNA stabilization. (2015)
  • 著者名/発表者名: Udagawa, T., Fujioka, Y., Tanaka, M., Honda, D., Yokoi, S., Riku, Y., Ibi, D., Nagai, T., Yamada, K., Watanabe, H., Katsuno, M., Inada, T., Ohno, K., Sokabe, M., Okado, H., Ishigaki S*., and Sobue, G.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 6 号: 1 ページ: 7098-7098
  • DOI: 10.1038/ncomms8098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Disrupted-in-schizophrenia 1 regulates transport of ITPR1 mRNA for synaptic plasticity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi D, Kuroda K, Tanaka M, Namba T, Iizuka Y, Taya S, Shinoda T, Hikita T, Muraoka S, Iizuka M, Nimura A, Mizoguchi A, Shiina N, Sokabe M, Okano H, Mikoshiba K, Kaibuchi K
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: in press 号: 5 ページ: 698-707
  • DOI: 10.1038/nn.3984
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Actomyosin bundles serve as a tension sensor and a platform for ERK activation (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirata H, Gupta1 M, Vedula SRK, Lim CT, Ladoux B, Sokabe M
  • 雑誌名: EMBO Rep 巻: 16 号: 2 ページ: 250-257
  • DOI: 10.15252/embr.201439140
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Proteoglycan from salmon nasal cartridge promotes in vitro wound healing of fibroblast monolayers via the CD44 receptor (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Ito, T. Kobayashi, Y. Takeda, M. Sokabe
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 456 号: 3 ページ: 792-798
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.12.037
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Congenital myasthenic syndrome in Japan: ethnically unique mutations in muscle nicotinic acetylcholine receptor subunits (2015)
  • 著者名/発表者名: Azuma Y, Nakata T, Tanaka M, Shen XM, Ito M, Iwata S, Okuno T, Nomura Y, Ando N, Ishigaki K, Ohkawara B, Masuda A, Natsume J, Kojima S, Sokabe M, Ohno K.
  • 雑誌名: Neuromuscul Disord 巻: 25(1) 号: 1 ページ: 60-69
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2014.09.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sigma-1 (σ1) receptor deficiency reduces β-amyloid25-35-induced hippocampal neuronal cell death and cognitive deficits through suppressing phosphorylation of the NMDA receptor NR2B (2015)
  • 著者名/発表者名: Yin J, Sha S, Li L, Wang C, Jie P, Sokabe M, Chen L
  • 雑誌名: Neuropharmacol 巻: 89 ページ: 215-224
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2014.09.027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ion channels activated by mechanical forces in bacterial and eukaryotic cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M, Sawada M, Kobayashi T
  • 雑誌名: Subcell Biochem 巻: 72 ページ: 613-626
  • DOI: 10.1007/978-94-017-9918-8_28
  • ISBN: 9789401799171, 9789401799188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-channel Mechanosensors Working at Focal Adhesion-Stress Fiber Complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirata H, Tatsumi H, Hayakawa K, Sokabe M
  • 雑誌名: Pflügers Archiv -Eur J Physiol 巻: 467 号: 1 ページ: 141-155
  • DOI: 10.1007/s00424-014-1558-3
• [雑誌論文] A novel role of actomyosin bundles in ERK signaling (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirata H, Sokabe M
  • 雑誌名: Commun Integr Biol 巻: 8 号: 2 ページ: e1017176-e1017176
  • DOI: 10.1080/19420889.2015.1017176
• [雑誌論文] 発展するメカノセンシング研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 曽我部正博
  • 雑誌名: 血管医学 巻: 16 ページ: 73-85
• [雑誌論文] 骨と筋におけるメカノセンシングとメカノシグナリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林剛、曽我部正博
  • 雑誌名: The BONE 巻: 29 ページ: 45-53
• [雑誌論文] オピニオン：メカノバイオロジーの可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 曽我部正博
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 51 ページ: 1025-1025
• [雑誌論文] アクチン線維は張力を感じ、コフィリンとの相互作用を介して細胞骨格の動態を制御するメカノセンサーである (2015)
  • 著者名/発表者名: 辰巳仁史、早川公英、曽我部正博
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 55 ページ: 187-191
  • NAID: 130005090035
• [雑誌論文] New candidates for mechano-sensitive channels potentially (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Iida, T. Furuichi, M. Nakano, M. Toyota, M. Sokabe & H. Tatsumi
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 16(Suppl. 1) 号: s1 ページ: 39-42
  • DOI: 10.1111/plb.12044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanosensitive channels are activated by stress in the actin stress fibers, which could be involved in gravity sensing in plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Tatsumi, Takuya Furuichi, Masataka Nakano, Masatsugu Toyota, Kimihide Hayakawa, Masahiro Sokabe, and Hidetoshi Iida
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 16(Suppl. 1) 号: s1 ページ: 18-22
  • DOI: 10.1111/plb.12095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time luminescence imaging of cellular ATP release (2014)
  • 著者名/発表者名: Furuya K, Sokabe M, Grygorczyk R
  • 雑誌名: Real-time luminescence imaging of cellular ATP release 巻: 66 号: 2 ページ: 330-344
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2013.08.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Force-dependent vinculin binding to talin in live cells: a crucial step in anchoring the actin cytoskeleton to focal adhesions (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Hirata, Hitoshi Tatsumi, Chwee Teck Lim, and Masahiro Sokabe
  • 雑誌名: American Jounal of Physiology 巻: 306 号: 6 ページ: 607-20
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00122.2013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analyses of a gravistimulation-specific Ca2+ signature in Arabidopsis using parabolic flights (2013)
  • 著者名/発表者名: Masatsugu Toyotaa, Takuya Furuichi, Masahiro Sokabea, and Hitoshi Tatsumi
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 163 号: 2 ページ: 543-554
  • DOI: 10.1104/pp.113.223313
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bidirectional modulatory effect of 17β-estradiol on NMDA receptors via ERα and ERβ in the dentate gyrus of juvenile male rats (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Sokabe M
  • 雑誌名: Neuropharmacol 巻: 75 ページ: 262-273
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2013.07.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging and characterization of stretch-induced ATP release from alveolar A549 cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Grygorczyk R, Furuya K, Sokabe M.
  • 雑誌名: J Physiol, 巻: 591 (5) ページ: 1195-1215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanosensing by actin filaments and focal proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa K, Tatsumi H, Sokabe M
  • 雑誌名: Commun Integr Biol 巻: 5(6) 号: 6 ページ: 572-576
  • DOI: 10.4161/cib.21891
  • 査読あり
• [雑誌論文] Martinac B. Differential effects of lipids and lyso-lipids on the mechanosensitivity of MscL and MscS. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura T, Cranfield CG, Deplazes E, Owen DM, Macmillan A, Battle AR, Constantine M, Sokabe M
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci, USA, 巻: 109(22) 号: 7 ページ: 8770-8775
  • DOI: 10.1073/pnas.072632899
  • 査読あり
• [学会発表] Mechanobiology of Wound Healing: Effects of force and extracellular ATP (2015)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M
  • 学会等名: The 4th International Conference on Innovative Biology, Medicine, and Engineering (ICIBME Hanoi)
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2015-10-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞から自分を眺める：メカノバイオロジーへの招待 (2015)
  • 著者名/発表者名: 曽我部正博
  • 学会等名: 日本心理学会第79回大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-22
  • 招待講演
• [学会発表] Mechano-sensing by actin filaments (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa K, Sokabe M , Tatsumi H
  • 学会等名: 8th ICCPB
  • 発表場所: Kraków, Poland
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular and biophysical mechanisms underlying force dependent dynamics (breakdown) of actin cytoskeletons (2015)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M
  • 学会等名: 7th WACBE World Congress on Bioengineering
  • 発表場所: National University of Singapore, Singapore
  • 年月日: 2015-07-06
• [学会発表] Gating mechanism of bacterial mechanosensitive channels: Interplay between protein, lipid and water (2015)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M, Sawada Y
  • 学会等名: The 18th iCeMS International Symposium/ The 15th International Membrane Research Forum : Featuring Meso-Scale Molecular Complexes and Domains and Synaptic Membranes
  • 発表場所: iCeMS, Kyoto University, Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2015-03-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 機械受容チャネルの開閉制御における水の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 曽我部正博
  • 学会等名: 第2回「水シグナリングの分子動態から病態へ」研究会
  • 発表場所: 福井大学文京キャンパス（福井県福井市）
  • 年月日: 2015-03-02
  • 招待講演
• [学会発表] Mechano-sensitive ATP release: critical involvement in wound healing (2013)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M
  • 学会等名: ICBME2013
  • 発表場所: the National University of Singapore University Town, Singapore
  • 年月日: 2013-12-04 – 2013-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] The versatile roles of actin cytoskeletons in cell mechanosensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M
  • 学会等名: Special Seminar at the Dept Chemistry, Norwich Univ
  • 発表場所: Norwich, UK
  • 年月日: 2013-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Cell Mechanosensing: the underlying molecular and biophysical mechanisms and physiological roles (2013)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M
  • 学会等名: JASS Seminar
  • 発表場所: Riken Singapore Office, Singapore
  • 年月日: 2013-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of actin cytoskeleton in cellular mechanotransduction. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M
  • 学会等名: Symposium on “Force Transduction and Emerging Channels
  • 発表場所: Berlin/Germany
  • 招待講演
• [図書] Recent Advances in Mechanobiology (2012)
  • 著者名/発表者名: Sokabe M, Sawada Y, Nomura K, Yoshimura K, Kobayashi T.
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: Shanghai Sci Tech Liter Pub House