Elucidation of mechanisms underlying mechanical stimulus perception and Ca2+ propagation by micromechanical stimulation in living cells

• Project/Area Number: 23K18133
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 玉田 洋介 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (50579290)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 智士 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (50600558)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: カルシウムイオン / 機械刺激 / 近赤外フェムト秒レーザー / 計算機合成ホログラム / 植物

Outline of Research at the Start

細胞が機械刺激を感知すると、細胞質基質にカルシウムイオン (Ca2+) が流入し、下流の情報伝達経路が制御される。本研究は、植物細胞において機械刺激を受容する構造や、Ca2+がどこから細胞質基質に流入し、どのように隣接細胞に伝搬するのかについて解明することを目的とする。そのために、熱や化学反応をともなわずに機械刺激を集光点に与えることができる近赤外フェムト秒レーザーをコンピューター合成ホログラムを介して生きたヒメツリガネゴケ細胞内の微小領域に集光させて機械刺激を与え、Ca2+の流入と伝搬を高速・高解像度で観察する。さらに、機械刺激受容・Ca2+伝搬関連遺伝子の変異株を作出し、Ca2+の流入と伝搬の表現型を観察する。