研究概要

昆虫の情報伝達、環境適応等における「制御」系の「サブセルラー・サイズ効果」に注目する。
今まで見過ごされてきた「サブセルラー・サイズ効果」を解明、利用することで、低環境負荷型植物保護法の確立、汎用元素を使った高感度センサの開発、乾燥耐性・放射線耐性を持つ昆虫細胞の医療への応用を生物学・工学連携のもとに行う。

研究目的

昆虫の情報伝達、環境応答等における「制御」系の「サブセルラー・サイズ効果」に注目する。今まで見過ごされていた「サブセルラー・サイズ効果」を解明、利用することで、低環境負荷型植物保護の確立、汎用元素を使った高感度センサの開発、乾燥耐性・放射線耐性を持つ昆虫細胞の医薬への応用を生物学・工学連携のもとに行う。
本研究班では、生物の情報伝達、環境応答・制御システムを規範として、１）未開発生物シグナルを利用した植物保護法の確立（植物保護グループ）、２）昆虫をまねた超高感度化学センサの開発（化学センサグループ）、３）ネムリユスリカに学ぶ細胞修復機構の医療への応用（極限生物グループ）を主題として、研究を進める。特に、「サブセルラー・サイズ効果」の観点から、昆虫の行動を制御する超音波や振動の害虫防除への利用と超音波発生器官の構造解析、ガやアリの触角を利用した化学センサ開発を重点化する。

２８年度の実施計画

１）植物保護グループ
フェロモンブレンドの検出モデルの一般化のため、2成分系のガ類に対象を絞り、フェロモン検出機構の解明を進める。これにより2成分の比率を検出する数理モデルを一般化し、複数成分から成るガス検知等、工学応用可能な検出モデルを完成する。
昆虫の食害によりダイズに誘導される成分のうち、昆虫由来エリシターにより誘導される成分を明らかにする。

２）化学センサグループ
アリの巣仲間識別センサを規範とし、約100本の受容神経をユニットとする多成分匂いセンサの機能性を抽出、作動原理を明らかにする。平成27年度には、センサユニット内で働く匂い運搬タンパク質と受容体タンパク質群を絞り込むとともに、それらを発現する受容神経相互の連絡を示唆する構造を発見した。平成28年度には、アリの匂い受容体タンパク質の機能特性解析を進め，得られた成果をB01-2班と協力して進めている数理モデルに組み込み，多成分の匂い識別アルゴリズムの理解を深める．並行して，電導プラスチックを素材とした約100個のニューロン素子を模したデバイスを作成し，出力電位を解析することで，複数の匂い検出器の設計を構成論的に探索する．得られる成果は，複数のガス成分検出器等に利用可能と期待される．

３）極限環境生物グループ
ネムリユスリカの驚異的な乾燥耐性システムの解析をネムリユスリカおよび乾燥耐性を持たない昆虫由来培養細胞等のサブセルラー・サイズ構造からアプローチし、細胞の常温保存の技術開発の手掛かりとする。細胞の常温保存は、農学・医学の応用上、極めて重要である。