生体において，細胞を取り囲むECMと細胞の力学的相互作用は，器官形成や組織の生理機能に必須であるとともに疾病に関与するため，その仕組みの理解は生物学・医学上の重要課題である．一方，技術的な難しさから，細胞において力伝達を分子レベルで捉えた研究は少なく，力学的情報伝達のミクロな定量的知見は不足している．本研究では，分子レベル・リアルタイム可視化計測が可能な細胞内蛍光１分子顕微鏡を基盤とし，力学的シグナル伝達機構の可視化解明を目的とする．具体的には，第1期公募研究で得られた知見を基にさらなるECM-細胞間相互作用解明に向け，１）接着構造と細胞質を行き来するビンキュリン-タリン複合体による新しい力学的情報伝達機構の解明，２）c-Src活性化によるがん細胞の浸潤突起形成分子機構の解明，及び，３）細胞が発生する力による接着分子を介したECMリモデリング機構の解明を目指す．本研究の進展により，従来の解像度を超えた細胞の力学シグナル伝達の仕組み解明が期待できる．

Mechanical interactions between cells and the extracellular matrix (ECM) are essential for development, tissue homeostasis and diseases. However, due to technical limitations, there are limited studies that have directly captured force transmission at the molecular level in living cells, resulting in a lack of quantitative insight into the detailed mechanisms of mechanotransduction. To address this gap, this study aims to elucidate the mechanisms of mechanical signal transduction through real-time, molecular-level observations using fluorescence single-molecule speckle microscopy. Building on findings from the prior publicly offered research program, we will further investigate ECM-cell interactions by pursuing the following objectives: 1) to elucidate a novel mechanotransduction mechanism mediated by the vinculin-talin complex, which shuttles between focal adhesions and the cytoplasm; 2) to elucidate the molecular mechanisms underlying the formation of invasive protrusions in cancer cells driven by c-Src activation; and 3) to uncover the mechanisms of ECM remodeling driven by cellular forces.