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生体をとりまく物理的な環境とその変動は、発生・分化・増殖など、多くの細胞の機能発現や制御機構に関わっている。本研究は、"有糸分裂前期から後期開始までの細胞周期を強制的に加速・減速させられるか?"というシンプルな細胞生物学的な問いかけに対し、力学的手法と分子細胞生物学的手法を統合した観点から、細胞周期に必須のM期チェックポイント制御における"物理的な力"の本質を解明することを目的としている。
染色体分配のタイミングを決めるM期チェックポイントは、染色体分配異常を未然に防ぐ監視機構であり、物理的な力(張力)と生化学的なシグナルのバランスが精巧におりなす細胞周期制御機構である。しかし、染色体分配開始に、張力と生化学的なシグナルのバランスがどのように関わっているかという内部メカニズムに立ち入った力制御の研究は、未だ行われていない。今年度は、「細胞分裂装置に働く張力を加減させる外部負荷は、染色体分配開始のタイミングを強制的に制御できるか?(外部負荷条件と染色体分配開始のタイミングの相関関係)」というシンプルな細胞生物(物理)学的問いかけに対して、先端的MEMSカンチレバー装置を用いて細胞を圧縮・伸長させるという生物物理学的手法と、分子細胞生物学的手法を統合した観点からアプローチした。その結果、顕微操作によって外部負荷を任意に制御し、染色体分配開始のタイミングとの相関を直接的に明らかにすることによって、シグナル伝達の分子機構をも探ることができた。その結果、細胞周期の進行が力によって制御可能であることを発見した。このことは、細胞機能が外部から物理的に補完・制御可能であることを示唆する。
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