細胞はECMの力学情報を感知し自身の機能を調整する．その背景にあるのが分子の力学・生化学情報変換（メカノトランスダクション）である．これまでのメカノトランスダクションに関する研究は，分子や生化学反応経路の特定が主流であった．一方，力学的な視点ではECMのマクロな力学特性に対する細胞形態の変化や，細胞内の力学情報の定量化が多数報告されてきた．しかし，メカノトランスダクションが分子スケールで機能することを考えると，ECMを構成する個々の関与分子の力学的な役割の定量的な解明が求められる．従来，分子スケールの張力計測にはFRETを基盤としたセンサーが用いられてきたが，巨大なセンサーサイズおよびそれに伴う計測分子の機能への影響，低いシグナルノイズ比および煩雑性などが代表的な課題である．そこで本研究では，申請者が開発し，従来法のあらゆる課題を克服した新規分子張力センサー（coiled-coil張力センサー）を用いてECM構成分子の張力時空間計測技術を確立し，細胞・ECM間のメカノトランスダクション機構解明に迫る．

Cells can sense and adapt to intra and extracellular mechanical environments through molecular interactions across mechanics and biochemical signaling, referred to as mechanotransduction of cells. To understand mechanisms of mechanotransduction, numerous studies identified and characterized molecules and their signaling pathways. While these approaches have been contributing to deeper understanding of mechanotransduction of cells under a mechanical perturbation from ECM, mechanisms of how ECM can be regulated by cellular contractile forces are still unclear due to technical limitations. Although FRET-based tension sensors have been the primary approach for measuring molecular tension in cells, some difficulties are remaining for extra and intracellular measurements. To this end, in this project, we reveal the mechanisms of force propagation across from cells to ECM through force quantification at the molecular scale by using our coiled-coil mechanosensors that overcome the difficulties in FRET.