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細胞構造構成分子の分子交換計測と数理解析に基づくメカノトランスダクション機能解明

基于分子交换测量和构成细胞结构的分子的数学分析的力转导功能阐明

基本信息

批准号：
20J10828
负责人：
齋藤匠
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究課題「細胞構造構成分子の分子交換計測と数理解析に基づくメカノトランスダクション機能解明」のために，制細胞内の分子交換計測手法を開発した。我々はまず、分子交換を3つのフェーズに分類した：1. 生化学反応と分子拡散の両方が支配的な場合（分子交換の時定数は数秒）、2. 生化学反応と細胞内流動が支配的な場合（時定数は数分を超える）、そして3. 生化学反応と細胞内流動に加え分子高次構造物が変形する場合（2と同様に時定数は数分を超える）。採用初年度には特に1に関する研究で進展があった。具体的には、従来のFRAP計測（代表的な分子交換計測手法）に反応拡散を考慮する数理および遺伝子工学実験を組み合わせ、細胞内分子の反応ドメインごとの化学平衡定数と拡散係数を分離する計測基盤を開発した。採用2年目には、上述した2および3に関する研究で進展があった。これまでの長時間FRAP計測では、取得したデータに含まれる化学反応（生化学情報）や細胞内の流動性や変形といった力学情報を複合的に解釈するモデルがなかった。そのため、ほとんどは比較的短時間の時間に対する輝度データのみを用いて、生化学情報のみを決定していた。また、代替的に、二つ以上の指数関数から成るモデルを用いて、それら指数関数の時定数を決定する手法もあった。それらに対して、我々は新たに、反応―移流方程式に基づくモデルをたて、その解析解をFRAP計測で得られた輝度の時間と空間のデータ（時空間輝度分布）にフィッティングすることで、生化学反応と移流速度を同時に計測する手法を提案した。さらに、連続体力学をFRAPに応用し、移流に加えて変形をとらえるモデルも開発した。これらの研究は細胞内の力学依存的な生化学反応（すなわち分子交換）を理解するための計測基盤を構築するものであり、工学だけでなく、細胞生物学・生化学・細胞力学等の分野に貢献したといえる。

In the study of the problem, the calculation of molecular exchange of molecules is understood and analyzed. The mechanism of molecular communication is able to understand the number of molecules in the cell and the calculation of molecular exchange in the cell. We are interested in the classification of molecular communication, molecular communication and molecular communication. Biochemical reaction molecular dispersion prescription dominated by the combination (the number of seconds of molecular interaction time), 2. Biochemical reaction: the combination of intracellular flow activity (time-fixed number of minutes is over-regulated), temperature 3. Biochemical reaction, intracellular flow, molecular addition, high-order creation, chemical reaction, chemical reaction, biochemical reaction, biochemical reaction, intracellular flow, high-order molecular formation, biological reaction, biochemical reaction, biochemical reaction, intracellular flow, high-order molecular creation, chemical reaction, biochemical reaction, biochemical reaction, intracellular flow, molecular interaction, high-order creation, and so on. In the first year of the year, we have made a progress in the study of the first year. Specific FRAP calculations (represented by molecular exchange calculations) are used to analyze mathematical and chemical equilibrium data, chemical equilibrium numbers, and so on. After a 2-year study, the above-mentioned 2-year and 3-year research programs have been conducted in recent years. After a long period of time, the FRAP program was used to obtain the chemical reaction (biochemical information) analysis of the fluid dynamics in the cell and the complex mechanical conditions of the chemical reaction in the cell. The short period of time of the test, the short time limit, the time limit, and the time limit. The index numbers of two or more years or more are determined by the number of times in which the index is used to determine the number of times. In this paper, we use the new model, the anti-flow equation, the basic model, the analytical solution of the FRAP calculation, the space-time response (the distribution of time and space), the speed of flow and the speed of flow in biochemical reaction. The connection body mechanics FRAP is used, the transfer flow is added, and the system is operated. The purpose of this study is to study the mechanically dependent biochemical reactions (molecular interactions) and to understand the differences between engineering and biochemistry, such as cellular mechanics.