| Project/Area Number |
21K15055
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
沖村 千夏 山口大学, 大学院創成科学研究科, 学術研究員 (80895392)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | アメーバ運動 / ストレスファイバ / アクチン / 回転 |
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| Outline of Research at the Start |
最近代表者らは、魚類表皮細胞ケラトサイトのストレスファイバ(SF)がラグビーボールの縫い目に沿うように複数配列し、車輪のように回転するというユニークなアメーバ運動様式をもつことを発見した。本研究では SF の直線的な収縮運動がどうやって回転運動に変換されるのか解明することを目的とする。生物には人工機械に無いやわらかいという特性がある。SF の収縮によりやわらかい細胞質が変形することで直動－回転変換を行っているという仮説を立て、顕微鏡観察とロボット製作という生物学・工学的手法を組合わせて仮説を立証する。本研究の成功は、近年注目を集める生物模倣による移動体のソフトロボットへの応用展開が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚類表皮細胞ケラトサイトは、ラグビーボールの形状をした細胞体の中に、アクトミオシンケーブルの束であるストレスファイバを、ラグビーボールの縫い目に沿うように複数配列させ、細胞体を車輪のように回転させるというユニークなアメーバ運動を行うことを私達は以前発見した。ストレスファイバはそのアクトミオシンの構造から考えると直線的な 収縮運動しかできないはずである。本研究の目的は、ストレスファイバの直線的な収縮運動が回転運動に変換されるメカニズムを解明することである。様々な人工的な移動体において直動-回転変換機構は重要な役割を担っている。人工機械の構造が硬いのに対して、生物にはやわらかいという特性がある。本研究では、ストレスファイバの収縮によりやわらかい細胞質が変形することで直動-回転変換を行っているという仮説を立て、顕微鏡観察と機械モデル製作という生物学・工学的手法を組合わせて仮説を立証する。上述の仮説を実証するため、昨年度までに、やわらかい弾性材料を用いて細胞体を模した機械モデルを製作した。やわらかい変形可能な円筒状の弾性材料にコイルを埋め込み、コイルに電流を流したところ、コイルが収縮し機械モデルが動くことを確認できた。今年度、機械モデルの動作解析を詳細に行い、実際の細胞の運動と比較した。機械モデルでは、コイルの収縮に伴いモデルの重心が移動することによって回転しているのではなく、モデルが変形し地面を蹴って回転していることがわかった。更に、実際の細胞が機械モデルと同じく地面を蹴っているかどうかを観察するために、細胞をやわらかい基盤に這わせたところ、基盤の変形から、蹴っていると推察される動きが見られた。今後、この細胞が蹴っていると推察される動きの解析を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
数年間新型コロナウイルス感染症の流行により、各種研究集会が現地開催されず新しい知見を得ることが難しかったが、今年度は以前と同規模での現地開催の研究集会も増え、他機関との研究打ち合わせもできたことで順調に研究を遂行させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
生細胞が基盤を蹴っていると推察される動きを、機械モデルと同様に基盤の変異から測定できるかどうかを検証し、機械モデルとの比較をする。同時に、理論の専門家との共同研究で数理モデルによる動作の検証も行う予定である。
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