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神経系は構造的にほぼ左右対称であるとされるが、ヒトで言語中枢が左半球優位であるなど機能的には非対称である。申請者は「神経系の非対称性の根源が分子のキラリティにある」との新規概念を提唱する。本研究では、「アクチンフィラメントの右巻き二重らせん構造とミオシンＶモーターのキラルな分子構造が、アクトミオシン系の左らせん運動を発生させ、それが成長円錐フィロポディアの右ねじ回転運動を駆動し、それが神経突起の右旋回運動を発生させる」という仮説を立てて検証する。さらに、分子のキラリティを改変し非対称性を制御することに挑戦する。本研究は、分子構造のキラリティが細胞レベルでの非対称性として創発する機構を明らかにし、最終的には回路レベル・高次機能レベルの左右非対称性の形成機構解明につなげるものである。
本年度の研究では、昨年度に開発したリース変換による微分干渉画像の陰影除去の方法をさらに改良し、陰影の付いた微分干渉像からシア角方向の陰影を取り除いた輝度画像を生成する方法を確立した。この方法とオプティカルフロー法を組み合わせて成長円錐の直線運動および回転運動を正確に計測する方法を確立しつつある。これまでにミオシンVのキラリティを改変した分子を作成してきたが、本手法を用いることで改変分子を神経細胞に発現させたときの成長円錐の回転運動特性を詳細に解析することが可能となり、分子構造と回転運動特性の因果関係を明らかにすることが可能となった。
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