중부대학 신타니 마사미네 조교 등의 공동연구그룹(그 밖에 도쿄대학, UT-Heart 연구소)은 사람과 동물의 골격근과 심근, 새와 곤충이 날아갈 때 사용하는 비상근 등 격렬하게 신축을 반복한다 횡문근의 움직임을 통일적으로 재현할 수 있는 수리 모델을 개발했다.
횡문근은 복수의 계층 구조를 가지며, 그 중에서 수축하는 기관이 근원섬유, 그것을 구성하는 직렬의 유닛을 사르코메아(근절)라고 부른다.살코메아는 단백질(액틴과 미오신)이 쌓여 개별적으로 신축한다.근육은 힘이 나지 않는 뻗은 상태에서, 아데노신 삼인산(ATP)의 가수분해 에너지를 이용해, 미오신이 목 흔들림 운동해 살코메아를 수축시킨다.살코메아에는 수축·신장(이완)을 반복하는 「자려적 진동 수축」의 성질이 있다.
연구팀은 미오신에 의한 자려적 진동 수축의 수축 리듬의 구조를 수리적으로 해석하는 연구를 해왔다.미오신이 역학적 부하를 받으면 역방향의 동력을 이끌어낸다고 가정해 2017년에 수리 모델에 의해 자려적 진동 수축 현상의 설명에 성공했다.
이번에, 인접하는 살코메아 사이에서 격자 간격을 모으려는 힘과 살코메아의 길이 방향과 수직 방향의 왜곡의 역관계를 유지하려고 하는 힘이, 수축중의 살코메아 내의 미오신에 걸리는 역학적 부하를 증대시킨다 효과를 고려하여 수리 모델을 보정했다.그 결과, 살코메아가 진동의 타이밍을 모을 때에 전파하는 파도를 충실히 재현할 수 있었다.또한 사람의 심근과 딱정벌레의 비상근(인간 심근의 약 5만배의 속도)의 자려적 진동 수축을 같은 수리 모델로 설명할 수 있었다.
이번 성과는 심부전 사전예지 등 의료기술 향상에 공헌할 것으로 기대된다.
