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遊走細胞のかたちを決める分子ダイナミクス

公募研究

研究領域ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立
研究課題/領域番号 26103524
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 理工系
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) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード細胞遊走 / アメーバ運動 / ストレスファイバ / ケラトサイト
研究実績の概要

魚類表皮ケラトサイト(keratocytes)は、おうぎ型の“かたち”を保ったまま基質上を這う遊走細胞である。細胞の移動は剛体の移動とは異なり、前端が伸長し後端が退縮する形態変化を絶え間なく繰り返している。この絶え間ない形態変化のなかでおうぎ型を保ち続けるためには、細胞全体で伸長と退縮のバランスが保たれていなければならない。細胞前端に注目すれば、“中央の伸長速度が最大で両端が遅い速度勾配を保つことでおうぎ型が維持されている”といわれている(Graded Radial Extensionモデル)。この伸長速度勾配ができるメカニズムは全く分かっていなかった。
細胞前端の伸長速度はアクチン重合速度とアクチンレトログレードフロー(ARF)速度の差として計算される。我々は、異なる種の魚からそれぞれケラトサイトを採取し、その形状および運動の分子メカニズムを詳細に比較した。ブラックテトラから採取した丸いケラトサイトは、伸長速度勾配が大きく、またARF速度勾配が大きく、ストレスファイバの収縮による基質牽引力が小さかった。一方、シクリッドから採取した横長のケラトサイトは、伸長速度勾配、ARF速度勾配はいずれも小さく、ストレスファイバの収縮による基質牽引力が大きかった。さらに、シクリッドのケラトサイトのストレスファイバを人為的に切断すると、切断部でレトログレードフロー速度が上昇し、細胞のかたちもブラックテトラのケラトサイトのように丸くなった。これらの結果は、ケラトサイトの“かたち”形成において、ストレスファイバが、牽引力を介してARF速度を調節することにより、伸長速度勾配を生み出していることを示唆している。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rotation of stress fibers as a single wheel in migrating fish keratocytes2018

    • 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

    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hybrid mechanosensing system to generate the polarity needed for migration in fish keratocytes2016

    • 著者名/発表者名
      Okimura, C. and Iwadate, Y.
    • 雑誌名

      Cell Adhesion & Migration

      巻: - 号: 4 ページ: 406-418

    • DOI

      10.1080/19336918.2016.1170268

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast-crawling cell types migrate to avoid the direction of periodic substratum stretching2016

    • 著者名/発表者名
      Okimura, C., Ueda, K., Sakumura, Y. and Iwadate, Y.
    • 雑誌名

      Cell Adhesion & Migration

      巻: - 号: 4 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1080/19336918.2015.1129482

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shape and Area of Keratocytes Are Related to the Distribution and Magnitude of Their Traction Forces2016

    • 著者名/発表者名
      Sonoda, A., Okimura, C. and Iwadate, Y.
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 41 号: 1 ページ: 33-43

    • DOI

      10.1247/csf.15008

    • NAID

      130005139450

    • ISSN
      0386-7196, 1347-3700
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The role of stress fibers in the shape determination mechanism of fish keratocytes2016

    • 著者名/発表者名
      Nakata, T., Okimura, C., Mizuno, T. and Iwadate, Y.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 110 号: 2 ページ: 481-492

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2015.12.014

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ciliary metachronal wave propagation on the compliant surface of Paramecium cells2015

    • 著者名/発表者名
      Narematsu, N., Quek, R., Chiam, K.-H. and Iwadate, Y.
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 72 号: 12 ページ: 633-646

    • DOI

      10.1002/cm.21266

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The molecular dynamics of crawling migration in microtubule-disrupted keratocytes2015

    • 著者名/発表者名
      Nakashima, H., Okimura, C. and Iwadate, Y.
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 12 号: 0 ページ: 21-29

    • DOI

      10.2142/biophysico.12.0_21

    • NAID

      130005094558

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ケラトサイトのかたち形成におけるストレスファイバーの役割2015

    • 著者名/発表者名
      中田多可子、沖村千夏、水野敬文、岩楯好昭
    • 学会等名
      生物物理学会第53回年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 好中球様 HL-60 細胞の繰返し基質伸展刺激下での運動方向決定2015

    • 著者名/発表者名
      沖村千夏、上田和季、作村諭一、岩楯好昭
    • 学会等名
      生物物理学会第53回年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Computational Model of Directional Cell Migration in Response to Mechanical Stimuli2015

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa, T., Iwadate, Y. and Sakumura, Y.
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
    • 発表場所
      京都大学(京都府、京都市)
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Directional Migration of Neutrophil-like HL-60 Cells by Cyclic Substratum Stretching2015

    • 著者名/発表者名
      C. Okimura, C., Ueda, K., Sakumura, Y. and Iwadate, Y.
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
    • 発表場所
      京都大学(京都府、京都市)
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crawling cell migration controlled by mechanical interaction with substratum2015

    • 著者名/発表者名
      Iwadate, Y.
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Computational Methods (ICCM2015)
    • 発表場所
      Pullman Hotel, Auckland, New Zealand
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cyclic stretching of substratum induces directional migration in fast-crawling cells2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Iwadate
    • 学会等名
      Modern Methods in Computing Biology: A Brainstorming Workshop
    • 発表場所
      Bioinformatics Institute, A*STAR, Singapore
    • 年月日
      2015-03-23 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 魚種による形の違いから考えるケラトサイトの形が維持されるメカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      中田多可子、沖村千夏、岩楯好昭
    • 学会等名
      生体運動合同班会議
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2015-01-07 – 2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Same traction force distributions in fish keratocytes and their fragments represent the same fan-shape2014

    • 著者名/発表者名
      A. Sonoda, C. Okimura, Y. Iwadate
    • 学会等名
      日本生物物理学会第52回年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 雑誌論文が1つ掲載されましたので報告いたします。

    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-02-27  

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