| Project/Area Number |
22K14017
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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 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (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: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | アクティブマター / 細胞骨格 / 細胞運動 / 自己組織化 / 協同現象 / フォースフリー |
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| Outline of Research at the Start |
アクチン繊維はミオシン分子モーターなどとともに細胞内において様々な高次構造を形成し、細胞の力学機能を実現する。このような複合系アクティブソフトマターである細胞骨格系の構造の自己組織化とその力学機能の原理を粗視化分子動力学モデルを用いて探求する。一方、細胞骨格に駆動される細胞も互いに協調して集団で様々なパターンを形成し、器官形成などを実現する。細胞集団のダイナミクスと同時に実現される構造の自己組織化メカニズムをアクティブマター物理学の視点から理論的に解明する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Active matter organizes into various structures due to its motility. In particular, self-organized structures of active matter and their functions are of great importance for biological phenomena. Microscopic molecules such as actin cytoskeleton self-organize higher-order structures and produce mechanical force inside a cell; a cell migrates by controlling the mechanical function of cytoskeleton; and cells migrate collectively and cytoskeleton structure function in a corporative manner, resulting in the emergence of complex biological functions. In this project, we investigated theoretically the mechanism underlying behind the structure formation in biological phenomena from the viewpoint of active matter physics.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では主に、細胞内における化学反応と力学とがどのように相互作用することで複雑な細胞運動が実現するのかを理論的に研究した。生化学反応と力学の結合は細胞運動において重要であるにも関わらずそれぞれがすでに十分複雑ゆえに未解明な点の多い領域であり、理論研究が進むことで実験研究が進むきっかけになるだろう。また、細胞骨格分子が他の分子と相互作用することで高次構造が自己組織化されるメカニズムを明らかにした。実験では分子的な操作によるミクロな制御とその結果実現するマクロな動態を観測することは可能であるが、その間の繋がりを突き詰めることは未だ困難であり、理論研究がその強力な助けになることを示すことができた。
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