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2010 年度 実績報告書

アクチンストレスファイバの動的力学構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21680039
研究機関東北大学

研究代表者

出口 真次  東北大学, 大学院・医工学研究科, 准教授 (30379713)

キーワード生体医工学 / メカノバイオロジー / 生物物理 / 細胞骨格 / メカノコントローラー / メカノセンサー / ストレスファイバー / 非筋II型ミオシン
研究概要

細胞は自らが受けた「力」をいつまで(何が満たされるまで)生化学量に変換し続けるか(力覚応答を続けるか)はこれまで説明されてこなかった。これを説明するための「力」のホメオスタシスの分子メカニズムを、ストレスファイバの動的力学構造を調べた実験結果をもとに提案した。細胞の足場に相当する接着斑に存在する構造タンパク質群は、力の負荷に応じて他分子との結合親和性を変える。しかしこれは「力」と「生化学量」をおよそ線形的に変換する要素としてしか働けない。ところが非筋II型ミオシンを含んだ構造をもつストレスファイバには自由エネルギーを最小にする分子ひずみが存在することを実験的計測に明らかにした。外部からの力学刺激によってこの分子ひずみに変動が生じても、ミオシンのMgATPaseが保たれている限り、動的な移動によって元の特異な分子ひずみに戻される。このMgATPaseを制御するRhoAGEFは、ストレスファイバの端部にある接着斑に張力が作用する限り活性化される。従って、外力が作用してもネガティブフィードバックが働いて張力が一定に保たれる。このことから、接着斑由来シグナルの下流にある細胞周期調節シグナルなどの活性量にも力に依存したホメオスタシスが生まれると考えられる。つまり細胞に対して外力が負荷されても数十分の時間オーダーで擾乱を打ち消す作用が非筋II型ミオシンの働きをもとに起こり、その結果、接着斑下流のシグナル活性量が維持されるという重要な機構の存在を明らかにすることができた。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Deguchi, Sarcomeric model of stretch-induced stress fiber reorganization2011

    • 著者名/発表者名
      R.Kaunas
    • 雑誌名

      Cell Health and Cytoskeleton

      巻: 3 ページ: 13-22

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of and threshold biomechanical conditions for falsetto voice onset2011

    • 著者名/発表者名
      S.Deguchi
    • 雑誌名

      PLos ONE

      巻: 6 ページ: e17503(11)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative regulation of vocal fold morphology and stress by the cricothyroid and thyroarytenoid muscles2011

    • 著者名/発表者名
      S.Deguchi
    • 雑誌名

      Journal of Voice

      巻: (未定 印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclic stretch-induced stress fiber dynamics-dependence on strain rate, rho kinase and MLCK2010

    • 著者名/発表者名
      C.Lee
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communi cations

      巻: 401 ページ: 344-349

    • 査読あり
  • [学会発表] アクチンストレスファイバが張力依存的に脱重合するメカニズムの考察2011

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      第23回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      熊本、熊本大学
    • 年月日
      2011-01-09
  • [学会発表] アクチンストレスファイバは筋原繊維のように弛緩するか?2011

    • 著者名/発表者名
      松井翼
    • 学会等名
      第23回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      熊本、熊本大学
    • 年月日
      2011-01-09
  • [学会発表] Multiple roles for myosin II in tensional homeostasis-Experimentand theory2011

    • 著者名/発表者名
      R.Kaunas
    • 学会等名
      BMES-SPRBM Inaugural Conference on Cellular and Molecular Bioengineering, 29th Scientific Conference of SPRBM
    • 発表場所
      アメリカ、Miami Beach
    • 年月日
      2011-01-06
  • [学会発表] Nonmuscle actomyosin bundles have contractile properties similar to but distinct from those of striated muscle2010

    • 著者名/発表者名
      T.S.Matsui
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      仙台、東北大学
    • 年月日
      2010-09-21
  • [学会発表] Cellular adaptation to physical environment based on nonmuscle actomyosin contractility2010

    • 著者名/発表者名
      S.Deguchi
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      仙台、東北大学
    • 年月日
      2010-09-20
  • [学会発表] アクチンストレスファイバのねじり収縮2010

    • 著者名/発表者名
      松井翼
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋、名古屋工業大学
    • 年月日
      2010-09-08
  • [学会発表] 再生系細胞に存在する張力ホメオスタシスの幾つかの証拠2010

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋、名古屋工業大学
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] Theoretical and experimental study of the mechanism of phonation onset2010

    • 著者名/発表者名
      S.Deguchi
    • 学会等名
      6th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      シンガポール、Suntec Convention Centre
    • 年月日
      2010-08-05
  • [学会発表] Cellular adaptation I : Contractile properties of actin stress fibers2010

    • 著者名/発表者名
      T.S.Matsui
    • 学会等名
      6th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      シンガポール、Suntec Convention Centre
    • 年月日
      2010-08-03
  • [学会発表] Cellular adaptation II : Tensional homeostasis based on nonmuscle actomyosin contractility2010

    • 著者名/発表者名
      S.Deguchi
    • 学会等名
      6th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      シンガポール、Suntec Convention Centre
    • 年月日
      2010-08-03
  • [学会発表] A dynamic model of actin stress fiber network adaptation to cyclic stretching2010

    • 著者名/発表者名
      R.Kaunas
    • 学会等名
      6th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      シンガポール、Suntec Convention Centre
    • 年月日
      2010-08-02
  • [学会発表] Proposed mechanism of cellular adaptation to mechanical environment2010

    • 著者名/発表者名
      S.Deguchi
    • 学会等名
      第49回日本生体医工学会
    • 発表場所
      大阪、大阪国際交流センター
    • 年月日
      2010-06-25

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公開日: 2012-07-19  

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