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深層学習を用いた細胞内微細構造解析によるエネルギー産生調整機構の解明

利用深度学习分析细胞内微观结构阐明能量产生调节机制

基本信息

批准号：
22KJ1157
负责人：
菅翔吾
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

細胞内でミトコンドリアは限られた体積の中で効率よくエネルギーを産生するために、クリステ構造と呼ばれる複雑な内膜構造を持つ。しかし、その微細かつ複雑な構造ゆえに、クリステの3次元構造を効率的に解析する手法はなかった。本研究では、独自に構築した深層学習による画像解析ワークフローを用いることで、培養細胞の3次元電顕画像から多数のミトコンドリアおよびクリステ構造の3次元再構築を非常に高効率で行い、さらに、クリステ構造とミトコンドリア内膜の結合部であるクリステジャンクションを抽出し3次元再構築することに世界で初めて成功した。また、深層学習によるハイスループット解析法を、ミトコンドリア近傍の小胞体を抽出できるように拡張し、ミトコンドリア-小胞体接触部位の3次元再構築にも成功した。また、同様の解析をミトコンドリア内膜局在タンパク質OPA1欠損細胞でも行い、OPA1欠損細胞ではミトコンドリア体積が減少し、ミトコンドリア単位面積におけるクリステの量は変わらないものの、クリステ構造が多様な形態をとることが明らかになった。この成果は、クリステ構造の多様性をミトコンドリア内膜タンパク質が制御していることを示唆しており、クリステ構造制御メカニズムの解明につながるものである。

The cell is divided into three parts: the first part is divided into three parts: the second part is divided into four parts: the first part is divided into three parts: the first part is divided into four parts: the second part is divided into four parts: the third part is divided into four parts: the fourth part is divided into four parts The analysis method of three-dimensional structure efficiency is very simple. In this study, we constructed a 3D electrophotography of cultured cells with high efficiency. The 3D reconstruction of the 3D electrophotography of cultured cells was very successful. The 3D reconstruction of the 3D electrophotography of cultured cells was successful. The 3D reconstruction of the cell contact site was successfully performed by the deep learning method. The analysis of the same pattern shows that the volume of the damaged cells decreases, the area of the damaged cells decreases, and the structure of the damaged cells varies. The results show that the diversity of the structure is different, and the structure is different.

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

実験医学増刊 Vol.41 No.5 ミトコンドリア疾患治療の新時代

实验医学特刊第41卷第5期线粒体疾病治疗的新时代

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
徳山剛士;魚崎英毅
通讯作者：
魚崎英毅

アデノ随伴ウイルスベクターおよび付属器をもった皮膚組織を誘導する方法

腺相关病毒载体及诱导带有附属物的皮肤组织的方法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Elucidating the roles of Optic Atrophy 1 in the regulation of mitochondiral cristae structure by deep learning-based ultrastrucural analysis

通过基于深度学习的超微结构分析阐明视神经萎缩 1 在线粒体嵴结构调节中的作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Nakamura;S. Aoyama-Ishiwatari;T. Nagao;R. Paraan;Y. Sakurai;Y. Du;S. Suga;M. Tsuboi;M. Nakakido;K. Tsumoto;Y. Kishi;C. Kwak;H.-W. Rhee;H. Kosako;B. M. Humbel;B. Carragher;C. Potter;F. Polleux;Y. Hirabayashi;鈴木政宏;岡本勇貴;岡本勇貴;Shogo Suga
通讯作者：
Shogo Suga