Extreme-value analysis of neuronal cargo transport

神経細胞ではシナプスの材料などは小胞（荷物）としてパッキングされ、軸索内をタンパク質分子モーター（キネシンとダイニン）に輸送される。分子モーターはアデノシン三リン酸の加水分解からエネルギーを得て微小管上に沿って動く。キネシンは細胞体から末端のシナプス領域に向かう順行性輸送を、ダイニンはシナプス領域から細胞体に向かう逆行性輸送を担当する。輸送方向が異なる２種類の分子モーターの物理性質の相違点を解き明かすことは重要である。これまでタンパク質1分子実験で速度-力関係の相違が報告されている。100nm程度の小胞に蛍光ラベルを施し、生きている神経細胞内で小胞輸送を蛍光イメージングし、動画データから輸送速度を測定する。マウスや線虫などの軸索輸送の輸送速度データを極値統計解析の再現レベルプロットを用いて解析した結果、キネシンとダイニンで異なる振る舞いを見せた。2022年度はキネシンとダイニンのそれぞれの速度-力関係の理論モデルを構築し、シミュレーションで２つの分子モーターの再現レベルプロットの差異を再現することに成功した。速度-力関係の理論モデルからダイニンの再現レベルプロットの異常性を理解することが出来たと考えている。また、ヒトiPSニューロンの軸索輸送の蛍光顕微鏡動画の試験的な解析（再現レベルプロット）を行い、キネシンによる小胞輸送でマウスとヒトで類似した結果を得た。その結果をアメリカ生物物理学会（67th Biophysical Society）の年会で発表した。

神経細胞ではシナプスの材料などは小胞（荷物）としてパッキングされ、軸索内をタンパク質分子モーター（キネシンとダイニン）に輸送される。分子モーターはアデノシン三リン酸の加水分解からエネルギーを得て微小管上に沿って動く。キネシンは細胞体から末端のシナプス領域に向かう順行性輸送を、ダイニンはシナプス領域から細胞体に向かう逆行性輸送を担当する。輸送方向が異なる２種類の分子モーターの物理性質の相違点を解き明かすことは重要である。これまでタンパク質1分子実験で速度-力関係の相違が報告されている。100nm程度の小胞に蛍光ラベルを施し、生きている神経細胞内で小胞輸送を蛍光イメージングし、動画データから輸送速度を測定する。マウスや線虫などの軸索輸送の輸送速度データを極値統計解析の再現レベルプロットを用いて解析した結果、キネシンとダイニンで異なる振る舞いを見せた。2022年度はキネシンとダイニンのそれぞれの速度-力関係の理論モデルを構築し、シミュレーションで２つの分子モーターの再現レベルプロットの差異を再現することに成功した。速度-力関係の理論モデルからダイニンの再現レベルプロットの異常性を理解することが出来たと考えている。また、ヒトiPSニューロンの軸索輸送の蛍光顕微鏡動画の試験的な解析（再現レベルプロット）を行い、キネシンによる小胞輸送でマウスとヒトで類似した結果を得た。その結果をアメリカ生物物理学会（67th Biophysical Society）の年会で発表した。