• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

張力ホメオスタシスを説明する細胞内分子挙動の測定と熱力学的記述

研究課題

研究課題/領域番号 21H03796
研究機関大阪大学

研究代表者

出口 真次  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (30379713)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード張力ホメオスタシス / メカノバイオロジー / バイオメカニクス / 熱力学 / 統計力学 / FRAP
研究実績の概要

増殖が可能な細胞には張力ホメオスタシスと呼ばれる、細胞内部の物理的な張力を一定に維持する性質が備わっている。これは細胞が周囲環境の変化に対して適応的に振る舞うための基盤となっており、その能力の不全は様々な疾患との関連をもつことが指摘されている。本年度は、前年度までに開発した改良FRAP法(Continuum mechanics-based fluorescence recovery after photobleaching, CM-FRAP法)について論文発表のための追加実験をするとともに、これまで明らかとなっていた測定精度上の問題について改良を行った。具体的には、光褪色領域の自動追跡アルゴリズムについて、測定の各時刻において測定しきい値を変更できるようにした。実験結果を新旧の方法で比較し、特に細胞骨格が入り組んだ空間領域においては新しい方法においてより高い精度で定量化できることを確認した。また、熱統計力学についても前年度までに準備をした論文について、ジャーナルでの採択に向けていくつかの対応を行った。また、細胞の張力ホメオスタシス現象において支えられる力の大きさに応じて細胞骨格の構成成分が変化する現象を相転移と見なし、材料熱力学的観点から数理モデル化を行い、その現象の背後にある物理メカニズムを説明するための解析を行った。これにより、細胞骨格が特定の構成則(力の大きさに応じて見た目の弾性率が変化すること)を仮定すると、実際の現象を論理的に説明できることを明らかにした。

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

当初の計画通り研究が進み、論文発表も行うことができたため。

今後の研究の推進方策

開発したCM-FRAPに空間統計学の方法を組み合わせることにより、より適用の範囲や汎用性の高い手法へと発展させる。それを用いて様々な条件で測定を行い、熱統計力学に基づいて解析を行う。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] PDGF-B secreted from skeletal muscle enhances myoblast proliferation and myotube maturation via activation of the PDGFR signaling cascade2022

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi, H., Dohi, K., Sakai, T., Taoka, M. Isobe, T., Matsui, T.S., Deguchi, S., Furuichi, Y., Fujii, N.L., Manabe, Y.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 639 ページ: 169-175

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.11.085

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long-term molecular turnover of actin stress fibers revealed by advection-reaction analysis in fluorescence recovery after photobleaching2022

    • 著者名/発表者名
      Saito, T., Matsunaga, D., Matsui, T.S., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 17 ページ: e0276909

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0276909

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A statistical mechanics model for determining the length distribution of actin filaments under cellular tensional homeostasis2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda, Y., Matsunaga, D., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 14466

    • DOI

      10.1038/s41598-022-18833-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of a system evaluating the contractile force of electrically stimulated myotubes from wrinkles formed on elastic substrate2022

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi, H., Matsui, T.S., Deguchi, S., Furuichi, Y., Fujii, N.L., Manabe, Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 13818

    • DOI

      10.1038/s41598-022-17548-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of chemomechanical behavior of stress fibers by continuum mechanics-based FRAP2022

    • 著者名/発表者名
      Saito, T., Matsunaga, D., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 121 ページ: 2921-2930

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2022.06.032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarized light retardation analysis allows for the evaluation of tension in individual stress fibers2022

    • 著者名/発表者名
      Sugita, S., Hozaki, M., Matsui, T.S., Nagayama, K., Deguchi, S., Nakamura, M.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 620 ページ: 49-55

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.06.066

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inner nuclear membrane protein, SUN1, is required for cytoskeletal force generation and focal adhesion maturation2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda, N., Maekawa, M., Matsui, T.S., Deguchi, S., Takata, T., Katahira, J., Higashiyama, S., Hieda, M.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 10 ページ: 885859

    • DOI

      10.3389/fcell.2022.885859

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wrinkle force microscopy: a machine learning based approach to predict cell mechanics from images2022

    • 著者名/発表者名
      Li, H., Matsunaga, D., Matsui, T.S., Aosaki, H., Kinoshita, Inoue, K., Doostmohammadi, A., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 ページ: 361

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03288-x

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of senescence-responsive stress fiber proteome reveals reorganization of stress fibers mediated by elongation factor eEF2 in HFF-1 cells2022

    • 著者名/発表者名
      Liu, S., Matsui, T.S., Kang, N., Deguchi, S.
    • 雑誌名

      Molecular Biology of the Cell

      巻: 33 ページ: ar10, 1-11

    • DOI

      10.1091/mbc.E21-05-0229

    • 査読あり
  • [学会発表] エントロピーエントロピー2022

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      第33回バイオフロンティア講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞の力の恒常性と適応2022

    • 著者名/発表者名
      出口真次
    • 学会等名
      九州大学・先導研非常勤講師講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Machine learning approach to predicting cell mechanics from images2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      Department Seminar (Programa de Doctorado en Biolog; Celulary Biomedicina, Facultad de Medicina y Ciencia)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cellular force predicted by machine learning for mechanobiology and drug screening2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      Seminario extraordinario, Universidad de los Andes
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evaluating cellular force using machine learning for mechanobiology and drug screening2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      1st Annual IIBM PhD Symposium: “Advances in Biological and Medical Engineering”, Pontifical Universidad Catlica de Chile
    • 招待講演
  • [学会発表] ゆらぎの定理に基づく細胞張力ホメオスタシスに関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      出口真次, 上田唯花
    • 学会等名
      第60回 日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Proteome of stress fibers2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi
    • 学会等名
      Mechanical Science and Bioengineering Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Machine learning-based traction force microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi, Honghan Li, Daiki Matsunaga
    • 学会等名
      9th World Congress of Biomechanics 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Proteomic analysis of actin stress fibers2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi, Shiyou Liu, Tsubasa S. Matsui, Na Kang, Pirawan Chantachotikul
    • 学会等名
      9th World Congress of Biomechanics 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 機械学習による細胞発生力の推定2022

    • 著者名/発表者名
      出口真次, 李泓翰, 松永大樹
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会2022,
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞張力ホメオスタシスの熱・統計力学2022

    • 著者名/発表者名
      出口真次,上田唯花,松永大樹
    • 学会等名
      第34回バイオエンジニアリング講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Bridging the hierarchies between cells and the cytoskeleton: Thermodynamics, statistical mechanics, and non-equilibrium physics2022

    • 著者名/発表者名
      Shinji Deguchi, Yuika Ueda, Daiki Matsunaga
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 常在収縮力計測による多能性幹細胞の分化状態評価2022

    • 著者名/発表者名
      出口真次, オケヨ・ケネディ・オモンディ, 松永大樹, 松井翼
    • 学会等名
      「再生医学・再生医療の先端 合的共同研究拠点」「ウイルス感染症・生命科学 先端 合的共同研究拠点」2021年度共同研究合同報告会
    • 招待講演
  • [備考] 大阪大学大学院基礎工学研究科・出口研究室

    • URL

      http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi