Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
遊走中の魚類表皮細胞ケラトサイトの細胞体内では、ちょうどラグビーボールの縫い目に沿うように複数配列したストレスファイバが車輪のように回転している。ストレスファイバは本来は直線的な収縮動作しかしない。本研究ではストレスファイバの直線収縮が回転に変換されるメカニズムの解明である。本研究では、ケラトサイトの細胞体を模した機械モデルの動作から変換メカニズムを予測し、その予測が正しいことを細胞観察から明らかにする。
これまでに、代表者らはアメーバ運動中の魚類表皮細胞ケラトサイトの細胞体内で、ちょうどラグビーボールの縫い目に沿うように複数配列したストレスファイバが、車輪のように回転するというユニークな運動マシナリーを発見した。ストレスファイバは直線的な収縮動作しかしない。本研究の目的はストレスファイバの直線収縮が回転に変換される“力学”の解明である。生物には人工機械に無いやわらかいという特性がある。本研究では、動力学的視点から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し基質を蹴ることで回転トルクが生じるという仮説を立て、細胞観察と機械モデル製作という生物学・工学的手法を組み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が期待できる。機械モデルの製作を行った。液混合型シリコーンで成形した細胞体を模したボディに、通電すると収縮するコイルをストレスファイバとして埋め込み、機械モデルを製作した。弾性と接着度はシリコーンの混合比で、収縮力はコイルの太さと通電する電流値で調節する。モデルを最適な収縮率・周期で動作させると回転し前進することを確認した。さらに回転する原因を特定した。(I)モデルの変形で重心が移動するため、(II)基質を蹴るため、の２つの可能性があるが、試作したモデルの動作テスト、すなわち、重心移動を相殺する傾いた基質上では回転し、蹴ることが出来ない後方が崖になった基質上では回転しないことから(II)だと確認できた。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022
All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results)
bioRxiv
Volume: -
10.1101/2023.01.03.522661
