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

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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。