力学ネットワークモデルを用いた植物細胞内における原形質流動場の研究

利用机械网络模型研究植物细胞内原生质流场

基本信息

批准号：
16740246
负责人：
三橋和彦
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Sasebo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740246/
关键词：
原形質流動車軸藻光ピンセット粘弾性

项目摘要

本年度は、昨年度に引き続き光ピンセット光学系の調整を行うとともに、原形質の逆流現象に関する研究を行った。光ピンセット光学系のレーザー光の位置安定性が不十分であったため、本補助金によって光学台と光学部品を購入し光学系の剛性向上をはかった。さらに、ビームの角度調整によってレーザースポットを焦点面上で容易に操作するため、小型ジンバルミラーを導入した。その結果、顕微鏡視野内で縦横方向に±20μm程度スポット位置を移動させることが可能となった。一方、顆粒の逆走現象を数多く観測したところ、葉緑体が剥がれ落ちた領域において顆粒の走行方向が反転する傾向があることが判明した。アクチン束が配列する壁面が修復される際に、局所的に配向性が乱されたまま固定されることによって顆粒が逆走したと推測される。また、葉緑体脱落領域周辺においては、逆走以外にも流れを横断する顆粒や数μm四方の円環状に周回する顆粒も新たに観察された。これらも、修復途中のアクチン束が乱れたまま固定されたことによって生じたと推察される。他方、アクチン配列の損傷程度が軽い領域では逆走は殆ど観察されないことが分かった。これは、原形質中で合成されたアクチン繊維が壁面のアクチン端に結合する際、原形質の粘性抵抗によりアクチン束の下流側に偏って結合するためであると考えられる。その結果、配向性が高まり流動方向もより安定化されると解釈できる。この様に、原形質に生じたレオロジー的な応力がアクチン束の配向性を高めそれがさらに流速の上昇を促す「相互フィードバック」効果を生み出している可能性が示唆された。今後、数値計算によって原形質内のアクチン繊維のレオロジーを含め運動性顆粒の力学状態をシミュレートし、原形質流動の物理学的本質を明らかにする予定である。

今年，我们继续像上一个财政年度一样，继续调整光学镊子光学系统，并对等离子体的反流现象进行了研究。由于光学镊子光学系统的激光束位置稳定性不足，因此使用该补贴购买了光学平台和光学零件，以提高光学系统的刚度。此外，引入了一个小的万向镜，以通过调节梁的角度在焦平面上轻松操作激光斑点。结果，可以在显微镜视野内的垂直和水平方向上移动斑点位置。另一方面，对颗粒反向运动的许多观察结果表明，颗粒的方向往往会在叶绿体被剥离的区域逆转。据推测，当修复肌动蛋白束的壁表面时，颗粒固定在局部扭曲的方向上，导致颗粒反向运行。除了逆转奔跑外，在叶绿体脱落区域周围还新观察到了颗粒，以几个μm平方的环形形状横向流动和颗粒。据估计，这些也是由仍在修复过程中的动荡的肌动蛋白束引起的。另一方面，发现在肌动蛋白序列轻度损害的区域中，几乎没有观察到反向运行。这被认为是因为在血浆中合成的肌动蛋白纤维结合到壁的肌动蛋白端，由于血浆的粘性耐药性，它们结合了肌动蛋白束的下游偏置。结果，方向增加，流动方向进一步稳定。通过这种方式，血浆中产生的流变应力可能会增加肌动蛋白束的方向，从而进一步促进流速的增加。将来，数值计算将模拟运动颗粒的机械状态，包括血浆内肌动蛋白纤维的流变学，并阐明血浆流的物理本质。