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細菌のダイナミックな細胞骨格:その動作原理を求めて

研究課題

研究課題/領域番号 15H03712
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関立命館大学

研究代表者

和田 浩史  立命館大学, 理工学部, 教授 (50456753)

研究分担者 田中 良巳  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (10315830)
連携研究者 宮田 真人  大阪市立大学, 理学部, 教授 (50209912)
中根 大介  学習院大学, 理学部, 助教 (40708997)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード細胞力学 / 細菌の細胞骨格 / 幾何力学 / バイオメカニクス / 運動マシナリー / 細胞の構造力学 / バクテリア細胞骨格 / 細胞骨格 / 弾性リボン / バクテリア / 複合材料
研究成果の概要

本課題研究では、細菌スピロプラズマのユニークな遊泳運動を生み出す細胞変形の仕組みについて、いくつかの理論的成果を得た。特にリボン状の細胞骨格に関する構造生物学的データを元に連続体力学的モデルを構築し、細胞のらせん形状が生まれる仕組みとその形状を理論的に明らかにした。また、一細胞計測データをもとに細胞の剛性を決定した。さらに、弾性リボンのもつ新しい幾何力学的な性質をマクロ模型による実験と理論を組み合わせて明らかにし、細胞力学の観点からそれらの結果を議論した。本研究の成果は、細胞スケールにおいて運動性が創発するために力学がどのような役割を果たすか、というより基本的な問題に新しい知見をもたらす。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Snap-buckling in asymmetrically constrained elastic strips2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko G. Sano and Hirofumi Wada
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 1 ページ: 13002-13002

    • DOI

      10.1103/physreve.97.013002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant-inspired pipettes2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nakamura, Tetsuya Hisanaga, Koichi Fujimoto, Keiji Nakajima and Hirofumi Wada
    • 雑誌名

      Journal of the Royal Society of Interface

      巻: 15 号: 140 ページ: 20170868-20170868

    • DOI

      10.1098/rsif.2017.0868

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Slip Morphology of Elastic Strips on Frictional Rigid Substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko G. Sano, Tetsuo Yamaguchi, and Hirofumi Wada
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 118 号: 17 ページ: 178001-178001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.118.178001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural mechanics and helical geometry of thin elastic composites2016

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Wada
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 12 号: 35 ページ: 7386-7397

    • DOI

      10.1039/c6sm01090c

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional fluid dynamics in a sharply bent channel: Laminar flow, separation bubble and vortex dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Matsumoto, Koji Fukudome, Hirofumi Wada
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 28 号: 10 ページ: 103602-103602

    • DOI

      10.1063/1.4963864

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stretching an elastic loop: Crease, helicoid, and pop-out2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Morigaki, Hirofumi Wada, Yoshimi Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 号: 19 ページ: 198003-198003

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.198003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Combination of MD simulations with two-states kinetic rate modeling elucidates the chain melting transition of phospholipid bilayers for different hydration levels2015

    • 著者名/発表者名
      Bartosz Kowalik, Thomas Schubert, Hirofumi Wada, Motomu Tanaka, Roland R. Netz and Emanuel Schneck
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 119 号: 44 ページ: 14157-14167

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b05501

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Living filaments all over the surface2015

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Wada
    • 雑誌名

      JPSJ News Comments

      巻: 12 ページ: 12-12

    • DOI

      10.7566/jpsjnc.12.12

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 生物のかたちがインスパイアするソフトマターの機能2017

    • 著者名/発表者名
      和田浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure, mechanics, and dynamics of Spiroplasma2017

    • 著者名/発表者名
      和田浩史
    • 学会等名
      第55回 日本生物物理学会 年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 曲率と自由境界が生み出す弾性シェルの幾何学的な力学構造2017

    • 著者名/発表者名
      和田浩史
    • 学会等名
      第7回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Shape transitions of a looped elastic ribbon under tension2016

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Wada
    • 学会等名
      Avalanches, plasticity, and nonlinear response in nonequilibrium solids
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shapes of a looped elastic ribbon under tension2015

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Wada
    • 学会等名
      The 3rd East Asia Joint Seminar on Statistical Physics
    • 発表場所
      Soul (South Korea)
    • 年月日
      2015-10-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural mechanics and helical geometry of thin elastic composites2015

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Wada
    • 学会等名
      iCeMS International Symposium: Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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