アメーバ運動の“力”による細胞の自律的な前後極性形成メカニズム

• 研究領域: 動く細胞と場のクロストークによる秩序の生成
• 研究課題/領域番号: 23111519
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 岩楯 好昭 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40298170)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2012年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 粘菌 / 細胞遊走 / ケラトサイト / 白血球 / アメーバ運動 / 牽引力 / メカノセンシング / アクチン重合 / ミオシン / 細胞性粘菌 / 好中球

研究実績の概要

自律的な秩序形成機構は生物の大きな特徴であり、発生や生物時計などの個体レベルだけでなく、細胞レベルでも見られる。白血球（好中球）や神経細胞の成長円錐などが示すアメーバ運動はその好例で、細胞は、外部の因子が無くても、自分の前後極性を自ら形成し、方向を決めて運動することができる。
細胞内のシグナルを伝達する媒介として、最近、“力”が注目を集め始めている。我々は、細胞が這うために基質に及ぼす牽引力の反作用そのものがシグナルとなり、ミオシンⅡを介して、運動の前後極性を生み出している可能性を見いだした。本研究では、粘菌アメーバで、（１）基質牽引力の反作用の強い箇所にミオシンⅡが集積すること、（２）ミオシンⅡが集積した箇所では仮足形成が抑制されること（３）その結果細胞は牽引力の小さい方向に進むこと、（４）この前後極性形成にはミオシンⅡのATPaseは必要ないことを明らかにした。また、本研究の過程で、遊走細胞を基質から脱離すること無く、しかも顕微鏡下で観察しながら、直接エレクトロポレーション可能なエレクトロポレーターを開発した。
細胞は基質さえあればアメーバ運動できるので、粘菌アメーバで発見されたこの基質牽引力に基づく前後極性形成機構はアメーバ運動の最も根本的な前後極性形成機構である可能性が高い。この機構は粘菌のみではなく他の細胞に見られる“普遍的な”機構ではないかと期待される。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Myosin-II-mediated directional migration of dictyostelium cells in response to cyclic stretching of substratum (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Iwadate, et al.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 104 号: 4 ページ: 748-758
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞運動におけるメカノセンシング／特集・細胞力覚 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩楯好昭
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 31 ページ: 1005-1010
• [雑誌論文] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the myosin II motor domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T.Q.P., Iwadate, Y., Umeki, N., Nagasaki, A., Yumura S
  • 雑誌名: PloS One 巻: 6
  • NAID: 120005350262
  • 査読あり
• [学会発表] アメーバ運動の基質牽引力と運動の前後極性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩楯好昭
  • 学会等名: 細胞研究会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉市）
  • 年月日: 2013-03-01
  • 招待講演
• [学会発表] The 4th Mechanobiology Workshop and Biophysical Society Joint Meeting (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwadate Y
  • 学会等名: The 4th Mechanobiology Workshop and Biophysical Society Joint Meeting
  • 発表場所: 理研 CDB（神戸市）
  • 年月日: 2013-01-22
• [学会発表] 自分自身の“力”による遊走細胞の前後極性形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩楯好昭
  • 学会等名: 第９回バイオオプティクス研究会
  • 発表場所: 山口大学（山口市）
  • 年月日: 2012-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] Force-biochemical interaction for cell migration (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakumura Y, Iwadate Y
  • 学会等名: 生物物理学会第５０回年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Difference of migrating directions among fast crawling cell types on a substratum with cyclic stretch-shrinkage (2012)
  • 著者名/発表者名: Okimura C, Mizuno T, Sato K, Nakashima Y, Minami K, Nakashima H, Iwadate Y.
  • 学会等名: 生物物理学会第５０回年会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 顕微鏡ステージ上で実行可能なエレクトロポレーション装置の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 継山晴進、岩楯好昭
  • 学会等名: 第４回日本生物物理学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 山口大学（山口市）
  • 年月日: 2012-06-02
• [学会発表] アメーバ運動の"力"による自律的な前後極性形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩楯好昭
  • 学会等名: 第1回日本細胞性粘菌学会
  • 発表場所: 大阪大学(吹田市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T., Iwadate, Y., Umeki, N.
  • 学会等名: 生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学(姫路市)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Role of traction force and myosin II localization for cell polarity generation in freely migrating Dictyostelium amoeba (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwadate, Y., Okimura, C., Satoh, K., Nakashima, Y., Hiratsuka, Y., Minami, K.
  • 学会等名: 生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学(姫路市)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] A possible mechanism of traction forces and directional migration in Dictyostelium cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwadate, Y.
  • 学会等名: MBI Seminar & Workshop
  • 発表場所: National Univ.Singapore (Singapore)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-13
• [図書] 第５章 細胞運動のメカノバイオロジー／メカノバイオロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩楯好昭
  • 出版者: 化学同人
• [備考] IWADATE's Lab.
  • URL: http://cellsystem.sci.yamaguchi-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://cellsystem.sci.yamaguchi-u.ac.jp/
• [産業財産権] マイクロポレーション装置 (2012)
  • 発明者名: 岩楯好昭・継山晴進
  • 権利者名: 山口大学
  • 産業財産権番号: 2012-077178
  • 出願年月日: 2012-03-28