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動物細胞には主にアクチン線維とミオシン分子モーターから構成されるアクチン細胞骨格が普遍的に存在し、細胞運動・分裂・極性形成など、生命活動に本質的な機能を生み出している。アクチン細胞骨格が細胞機能を制御している仕組みを解明するためには、アクトミオシンやアクセサリータンパク質の時空間活性を、それぞれ独立に操作する技術が必要である。そこで本研究では、近年急速に開発が進んでいる光遺伝学の要素技術を用いて、アクチン細胞骨格ダイナミクスを光で自在に操作できるツールの開発を目的とする。
２年目も初年度に引続き、アクチン重合活性を操作できるオプトジェネティクスツールの開発を進めた。まずは設計したオプジェネティクスツールのタンパク配列をコードしたプラスミドを動物細胞に導入し、光照射によってアクチン重合が生じることを確認した。さらに静止中の細胞に光を照射することで、ラメリポディアの形成を誘導することに成功した。しかしオプトジェネティクスツールの発現によって、光照射する前の段階から細胞質中のアクチン重合がある程度生じてしまうことが判明したため、ツールの更なる最適化を行っている。続いて、オプトジェネティクスツールを大腸菌で発現・精製し、アクチン溶液を封入した人工細胞にオプトジェネティクスツールを導入した。光照射によってオプトジェネティクスツールの膜局在を制御することに成功したが、アクチン重合活性については光照射の前後で優位差が見られなかったことから、ツール及び人工細胞のデザインの再検討を進めている。
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