| 研究領域 | 情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04825
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
西村 有香子 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 講師 (90360619)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | メカノバイオロジー / アクトミオシン / 接着斑 / 微小管 / RhoGTPase / GEF-H1 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体は重力や張力など様々な力刺激環境に囲まれており、細胞・組織レベルでこれらの機械的力を感知し応答するメカニズムが備わっている。しかし、この「機械的力」から「化学的シグナル」への情報変換メカニズムには、未だ不明な点が多い。本研究は、細胞内小器官である「接着斑」が、細胞外環境の力学情報を感知して細胞内のアクトミオシン活性を制御する、一連の分子機構を解明する。高解像度ライブイメージングと分子挙動の理論モデル化を駆使して、接着斑のアクトミオシン活性制御能力が、細胞骨格微小管と微小管結合因子のGEF-H1によって調節されるメカニズムを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
生体は重力や張力など様々な力刺激環境に囲まれており、これらの力を感知して細胞内化学シグナル伝達を変動させることで、細胞運動や形態形成などの空間パターンを制御する。インテグリン受容体を含む高次構造体である接着斑は主に細胞外基質からの力刺激を感知し、細胞質側でアクトミオシン骨格の力発生を制御することが知られているが、この力刺激を細胞内化学シグナルへ変換する分子機構には未だ不明な点が多い。本研究では、接着斑のダイナミクスを制御する物理情報伝達機構に着目し、接着斑が感知した力情報がアクトミオシン力発生の細胞内パターンを制御する、「力学―化学情報変換」反応のパターニング機構を解明することを目的とする。
本年度の研究では、アクトミオシン、細胞膜、RhoGTPase関連分子、微小管の詳細なイメージングとその画像解析を行い、移動中の細胞における、細胞膜の伸展・退縮サイクルとRhoA関連因子群のダイナミクスが時空間的に強固に連携していることを明らかにした。また、細胞外基質のマイクロパターン法を用いて細胞外環境を操作し、細胞の形態を人為的に制御する方法を確立した。この手法によって細胞の形態変化が細胞内分子の局在パターンの変化を誘導していることを確認した。これらの結果より、細胞外部からの「力情報」が、アクトミオシンを制御する分子機構の一端を明らかにすることができた。これらの研究成果については、第35回バイオエンジニアリング講演会、第７５回細胞生物学会大会、第３２回日本バイオイメージング学会学術集会、第６１回日本生物物理学会年会において招待講演を行なった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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