ブックタイトルクロスオーバーNo.38

概要

クロスオーバーNo.38

05学際高等研究教育院／学際科学フロンティア研究所 東北大学クロスオーバー No.38私たちの体を構成する細胞は、リン脂質二重膜で構成されるオルガネラと呼ばれる構造物を複数種持っており、各々が協調して働くことで外部環境と適切にコミュニケーションを図っています。各種オルガネラは、不要物の除去（リソソーム）やエネルギーの産生（ミトコンドリア）のように独自の形態・機能を持ち、細胞が正常に機能する上で必須の役割を担っており、その機能不全は様々なヒトの疾患を引き起こすことが報告されています。私が注目する管状エンドソームは、特徴的な管状の構造を持つオルガネラで、細胞外から取り込んだ分子を再び細胞外に戻す過程に関与することが報告されています。しかし、管状の構造がどのようにして形成されるのか、またその欠損は細胞にどのような影響を及ぼすかは十分に明らかになっていません。管状エンドソームの生理的意義を理解するためには、その形成に特異的に関与する分子を同定することが必須となります。そこでまず、哺乳類で約60 種類存在するオルガネラ制御因子Rab に注目し、管状エンドソームに特異的に局在し、かつ、形成に必須のRab を探索しました。その結果、管状エンドソームの新規制御因子として、Rab10 を同定することに成功しました。さらに、Rab10 がどのようにして管状エンドソームを形成するかを解明するために、Rab10 の結合タンパク質を探索したところ、分子モーターの１種であるKIF13を同定しました。分子モーターは、オルガネラのような脂質で構成される小胞を、管状の構造に変形する活性を持つことが報告されているので、Rab10 はKIF13 のモーター活性を介して、管状エンドソームを形成しているのではないかと予想しています。今後は、管状エンドソームの欠損が細胞にどのような影響をもたらすかをRab10欠損細胞の解析により明らかにしたいと考えています。また、Rab10 を欠損させたモデル動物を解析することで、管状エンドソームの個体レベルでの生理的意義の解明も期待されます。In the past decades, spaceactivities ranging from spaceexploration development tomedia entertainment have beensteadily growing. One of the keyfeats would be the emergenceof the new start-ups, where thedevelopment cost and time havesignificantly decreased, enteringinto another space race era.With more launch window opportunities,private company and academic institution can nowfrequently send rovers for outer space exploration.While space has become accessible with opportunities forbusinesses and research, technological challenges remain.Lunar exploration, for example, has several environmentalconstraints that the rover needs to consider. Firstly,the surface is covered with fine sized particles, known asregolith, and these grains are expected to decrease the locomotiveperformance to an extent. Secondly, the Moon’sgravity is only one-sixth of the Earth, where the vehicledynamics behaves differently from the terrestrial condition.Thirdly, the rover needs to endure the drastic temperaturechanges between night and day, ranging from -200 degC to120 degC. Lastly, the moon is surrounded with thin atmospheredue to a lack of dipolar magnetic field and low gravitationalfield. This environment increases the chance ofhigh energy particles hitting the lunar surface, which cancause unexpected system errors in the rover. For safe operation,all of these harsh conditions need to be consideredwhile keeping the system robust.For my research, I mainly work on rover’s motionplanning simulation to predict the“ best path”, shown inFigure 1, that the rover should follow based on the aboveconstraints. I am studying to optimize the path algorithmbased on the pre-defined global information such as thelandscapes, altitude map, and surface temperature atspecific time and latitude. These data are integrated todevelop several models (dynamics, thermal, and wheelsoilinteraction) to replicate the rover’s mobility in spacecondition. To validate these models, we conduct environmentaltesting such as thermal vacuum chamber, wheelsoilperformance measurement, and slope ascending studyin sandy terrain. By assessing the rover’s capability in themock environment, we can propose the“ optimal path” insimulation.For final justification process, we conduct a field test in asandy terrain to confirm the simulation’s validity. By investigatingthe path in simulation and practice, we can proposea general algorithm that encompasses the best path for anytype and size of rover application.「 管状エンドソームの形成機構と生理的意義の探索」「Micro-sized Rover’sChallenge: ChoosingBest/Safest Path forthe Lunar Mission」衛藤 貫生命・環境領域博士研究教育院生3年生命科学研究科生命機能科学専攻及川 拓人情報・システム領域博士研究教育院生3年工学研究科航空宇宙工学専攻Figure 1: The optimal path based on each different constraint(thermal, power, and terramechanic [soil-wheel dynamics]) areshown. We will improve the path by combining these constraintsin weighted factors for different condition such as the incidentsolar angle, latitude information, and time of the day.