| 研究課題/領域番号 |
19K06640
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
松沢 健司 九州大学, 理学研究院, 講師 (30778668)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 上皮細胞接着 / 集団細胞運動 |
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| 研究実績の概要 |
上皮細胞や血管内皮細胞など細胞が互いに接着して細胞集団を形成する組織では、細胞間で絶えず張力が発揮されており、組織内の個々の細胞には組織にかかる力に適切に応答する能力が求められる。申請者はこれまで細胞集団が協調して運動する現象（集団細胞運動）について研究を進めてきた。集団細胞運動において、細胞間における張力の伝達に関与する因子として細胞接着タンパク質αカテニンに着目し、αカテニンの細胞間の張力に応じた構造の変化が、協調的で効率の良い集団細胞運動の実現に必須であることを明らかにした。本研究は、集団細胞運動において細胞間に働く力がもたらす細胞接着の可塑的変化に着目し、細胞集団の協調的な振る舞いを可能にする分子機構を力学的シグナルと生化学シグナルの両方の視点から解き明かすことで、全体像の解明を目的としている。
本年度は、αカテニンの細胞間の張力に応じた構造の変化によって細胞接着に局在化する分子として、Ajubaファミリータンパク質であるLIMDを新たに同定した。マウスの培養上皮細胞においてLIMDは通常細胞接着に濃縮する。興味深いことに、blebbistatinというミオシン軽鎖のリン酸化を阻害し、細胞の持つ収縮力を抑制する薬剤で上皮細胞を処理すると、LIMDは細胞接着から排除される。一方で、αカテニンの構造変異体を発現した細胞では、blebbistatins処理をしてもLIMDは細胞接着から排除されない。これらの結果は、LIMDが隣接する細胞からの張力に応答して、細胞接着に局在することを示唆するのと同時に、その分子機構は、αカテニンの細胞間の張力に応じた構造の変化によるものであることを示す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
この研究課題の具体的な目的は2つである。
1) αカテニンの張力依存的な構造変化を起点とするAJの可塑性は集団細胞運動の制御にどう寄与しているのか？
2) 張力を感知する分子メカニズムは生化学シグナルの伝播現象とどのように統合されているのか？
課題１に関しては上述の研究成果を上げており、当初の計画に沿って順調に進展している。また、課題２についても予備的ではあるものの、非常に興味深い実験結果を得ている。これまでに、細胞内カルシウムイオンの可視化プローブを安定発現する細胞株を樹立し、集団細胞運動の際のダイナミクスを解析するまでのワークフローを確立した。これにより、細胞内カルシウム濃度が周期的に振動し、細胞間で伝播する様子がこれまでの報告通り観察された。より興味深いことに、細胞集団運動では、カルシウム濃度の変動周期を同期させる細胞のクラスターが存在することを見出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
課題１に関して
本年度得られた知見をもとに、集団細胞運動におけるLIMDの機能解析を進める。CRISPR-Cas9法によってLIMDをノックアウトした上皮細胞株を樹立しており、ノックアウト細胞と野生型細胞の細胞集団の運動能などを評価していく。また、人工的に細胞に張力を印加できる装置の開発に着手しており、それを用いて様々な機能的な評価を行うことで、上皮細胞が持つ張力応答機構の生理的な意義について明らかにしたい。加えて、LIMDが属するAjubaファミリータンパク質の他の因子についても同様に検証を進めたい。
課題２に関して
細胞内カルシウムイオンのダイナミクスが、細胞集団運動においてどのような役割を担っているのかを明らかにするには、階層的クラスター分析などのデータ解析手法を駆使し、細胞集団に存在する異なる集合体の特性を多角的に示す必要がある。よって、様々な解析手法の妥当性の検討を現在進めている。また、集団細胞運動における、接着を介した機械シグナルと生化学シグナルのクロストークという観点から、前述のαカテニンの構造変異体を発現した細胞や、関連する分子を欠損させた細胞で細胞内カルシウムイオンの動態を観察する準備を進めている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
会計上の過誤による支出額の支出額の超過。
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