2つの発振源からの波の干渉による繊毛メタクロナールウェーブ伝播方向の制御
Project/Area Number |
21K19228
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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Research Institution | Yamaguchi University |
Principal Investigator |
岩楯 好昭 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (40298170)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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Keywords | 細胞運動 / ゾウリムシ / メタクロナールウェーブ / 繊毛 |
Outline of Research at the Start |
“繊毛”はゾウリムシ体表からヒトの気管、卵管、脳にまで存在する。隣接した繊毛は一定の位相差を保って屈曲するため、屈曲が波、即ち“メタクロナールウェーブ (MW)”として伝播する。細胞表面の MW 伝播方向は外液の粘性によって変わるが、方向の制御機構は長年不明で、この解明が本研究目的である。応募者は「2箇所の発振源からの波が互いに化学反応の BZ 反応のように干渉して MW の伝播方向が決まる」という仮説を立て、この仮説を生物学的な MW 観察、及び、物理化学的なBZ反応観察を組合せて実証する。
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Outline of Annual Research Achievements |
繊毛は単細胞生物から高等動物の胚、気管上皮、卵管等にまで普遍的に存在する重要な運動器官、感覚器官である。 個々の繊毛の前後非対称な屈曲により一方向性の水流が生じ、単細胞生物ならば遊泳し、気管では異物を排出、卵管では卵子を子宮に運搬する。繊毛は1本1本が独立に運動しているにも関わらず、隣接した繊毛は一定の位相の差を保って屈曲している。このため屈曲は、ちょうどスタジアムで人が作り出すいわゆるウェーブのように伝播する。この伝播する屈曲の波はメタクロナールウェーブと呼ばれる。 ゾウリムシ体表を伝播するメタクロナールウェーブの方向は、外液の粘性に依存して変化する。この事実は、まるでメタクロナールウェーブに発振源が存在し、それが外液の粘性に依 存して移動することを示唆している。しかし、ゾウリムシの体表に発振源となる構造が存在するとしても、それが移動するとは考えにくく、繊毛のメタクロナールウェーブの伝播方向決定メカニズムは現在も不明である。研究代表者は、もし発振源が2つあれば、発信源が移動しなくても、双方からの波同士の干渉で伝播 方向が制御可能ではないかと着想した。応募者はゾウリムシのメタクロナールウェーブが細胞前端と口部という2つの発振源からの波の干渉によって生じると推察し、本研究ではこの仮説を実証することを目指している。 この仮説を実証するために、前年度、2次元平面でメタクロナールウェーブを観察可能なゾウリムシの表層シートを作成し、細胞前端部と細胞後部という2つの箇所からの波の発振を観察した。今年度はそれらから発せられる波の干渉、発生中心の移動の様子を観察した。
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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
新型コロナウイルス感染症の流行により、これまで各種研究集会が現地開催されずオンライン等の方式による開催となっていたため、新しい知見を得ることが難しかったが、最近順次対面方式での開催の学会が増え、本研究上最も重要な知見を得ることができるようになり、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 |
メタクロナールウェーブの干渉の様子、渦状のウェーブが伝播される様子を高速度カメラで精緻に確認することを目指す。それができたら、干渉後、波同士が打ち消し合う様子、渦の中心が移動する様子をつぶさに観察することを目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Discovery of an F-actin-binding small molecule serving as a fluorescent probe and a scaffold for functional probes2021
Author(s)
Takagi T, Ueno T, Ikawa K, Asanuma D, Nomura Y, Uno S, Komatsu T, Kamiya M, Hanaoka K, Okimura C, Iwadate Y, Hirose K, Nagano T, Sugimura K and Urano Y.
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Journal Title
Science Advances
Volume: 7(47)
Issue: 47
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Comparative mapping of crawling-cell morphodynamics in deep learning-based feature space2021
Author(s)
Imoto, D., Saito, N., Nakajima, A., Honda, G., Ishida, M., Sugita, T., Ishihara, S., Katagiri, K., Okimura, C., Iwadate, Y. and Sawai, S.
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Journal Title
PLoS Computational Biology
Volume: 17(8)
Issue: 8
Pages: 1009237-1009267
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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