クシクラゲ櫛板の分子構造の解明と運動性フォトニック結晶開発に向けた基盤研究

阐明梳状水母梳板分子结构和开发运动光子晶体的基础研究

基本信息

批准号：
20K20583
负责人：
稲葉一男
金额：
$ 16.39万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

繊毛は真核生物に広く存在し、高速の波打ち運動を司る細胞小器官である。本研究では繊毛の構築と機能を理解するために、数万本の繊毛が束化したクシクラゲの櫛板を用いた一連の解析を進める。具体的には、X線繊維回折を用いて櫛板の分子構築と結晶構造を明らかにし、その応用として試験管内で巨大な繊毛を作り上げ、運動するフォトニック結晶作製の可能性も探る。本研究では、櫛板の分子構築と結晶構造を明らかにするために、クシクラゲの１種カブトクラゲを用いて、櫛板内で繊毛をつなげる構造である隔小板（compartmenting lamella, CL）の成分の同定と分子構築の解明、櫛板の結晶構造の解読、CL成分の添加による軸糸の試験管内束化と巨大結晶化と構造解析ならびに光学的特性の解析を行う。本年度は、CTENO189がカブトクラゲの幼生における櫛板形成において、CTENO64と二段構造を取りつつ形成される機構を解明した。また、CTENO189が繊毛型非対称波の形成、メタクローナル波の形成に必須であるという新たな知見を明らかにした。これらの研究成果を国際科学誌に発表した。構造解析に関しては、SPring8のビームライン（BU40XU）を用いて、単離櫛板のX線繊維回折を行った。カブトクラゲ櫛板から40次という結晶性の反射が得られることをまとめ、論文として発表すべく準備を行った。さらに、研究過程で生の櫛板に一定時間X線を照射しても運動を継続することを発見した。この発見は、繊毛の構築と機能を解明する上で、「CL成分の添加による軸糸の試験管内束化と巨大結晶化」を行うテーマよりもよりより重要と考え、繊毛運動中の構造変化をX線繊維回折を進めた。その結果、繊毛打１周期以上の回折パターンの変化を記録することに成功した。

纤毛在真核生物中广泛存在，并且是控制快速起伏运动的细胞器。在这项研究中，为了了解纤毛的构建和功能，我们将使用梳子板进行一系列分析，这些水母与成千上万的纤毛捆绑在一起。具体而言，X射线纤维衍射用于阐明梳子板的分子结构和晶体结构，作为应用，还探索了在试管中产生巨大纤毛并产生移动的光子晶体的可能性。在这项研究中，为了阐明梳子板的分子结构和晶体结构，我们使用甲虫的蜜饯识别和阐明了隔室薄片（CL）的分子构造，该结构将纤毛在梳子板中连接起来，解解梳子板的晶体结构，并阐明梳子的晶体结构，并阐明了内部的轴承构造的轴向yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn yarn sholuct yarn yarn collect。试管中的轴向纱，巨大的结晶和结构分析，并分析光学特性。今年，我们已经阐明了CTENO189在甲虫水母幼虫中形成CTENO189的机制，并使用CTENO64进行了两阶段的结构。我们还揭示了新发现，即CTENO189对于形成纤毛型不对称波和元波的形成至关重要。这些研究结果发表在国际科学杂志上。在结构分析中，使用Spring8（BU40XU）的光束线进行了隔离梳子板的X射线纤维衍射。我们总结了一个事实，即可以从甲虫的水母梳子板中获得40阶的结晶反射，并准备出版作为纸张。此外，在研究过程中，我们发现，即使原始梳子板被X射线照射一定时间，运动仍在继续。这一发现在阐明纤毛的构建和功能方面被认为比“通过添加Cl成分”的主题“轴向束内束和巨大的结晶”主题更为重要。结果，成功记录多个纤毛周期的衍射模式的变化是成功的。