Mechanisms of cellular tensional homeostasis: measurement and analysis

细胞张力稳态机制：测量和分析

基本信息

批准号：
21H03796
负责人：
出口真次
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

増殖が可能な細胞には張力ホメオスタシスと呼ばれる、細胞内部の物理的な張力を一定に維持する性質が備わっている。これは細胞が周囲環境の変化に対して適応的に振る舞うための基盤となっており、その能力の不全は様々な疾患との関連をもつことが指摘されている。本年度は、前年度までに開発した改良FRAP法（Continuum mechanics-based fluorescence recovery after photobleaching, CM-FRAP法）について論文発表のための追加実験をするとともに、これまで明らかとなっていた測定精度上の問題について改良を行った。具体的には、光褪色領域の自動追跡アルゴリズムについて、測定の各時刻において測定しきい値を変更できるようにした。実験結果を新旧の方法で比較し、特に細胞骨格が入り組んだ空間領域においては新しい方法においてより高い精度で定量化できることを確認した。また、熱統計力学についても前年度までに準備をした論文について、ジャーナルでの採択に向けていくつかの対応を行った。また、細胞の張力ホメオスタシス現象において支えられる力の大きさに応じて細胞骨格の構成成分が変化する現象を相転移と見なし、材料熱力学的観点から数理モデル化を行い、その現象の背後にある物理メカニズムを説明するための解析を行った。これにより、細胞骨格が特定の構成則（力の大きさに応じて見た目の弾性率が変化すること）を仮定すると、実際の現象を論理的に説明できることを明らかにした。

可以增殖的细胞具有一种称为张力稳态的特性，它可以维持细胞内恒定的物理张力。这是细胞对周围环境变化做出适应性行为的基础，这种能力的丧失与多种疾病有关。今年，我们将对去年开发的改进的 FRAP 方法（基于连续力学的光漂白后的荧光恢复，CM-FRAP 方法）进行额外的实验以发表，并提高迄今为止已揭示的测量精度对问题进行了改进。具体地，对于光褪色区域的自动跟踪算法，可以在每个测量时间改变测量阈值。我们比较了新方法和旧方法之间的实验结果，并证实新方法可以以更高的精度进行定量，特别是在细胞骨架复杂的空间区域。我们还采取了几个步骤来准备前一年准备的关于恒温力学的论文，以供期刊接受。此外，我们将细胞骨架的组成部分根据细胞张力稳态时所支持的力的大小而变化的现象视为相变，并从材料热力学的角度进行数学建模，以了解其背后的潜在现象进行了分析以解释其物理机制。这表明，如果细胞骨架遵循特定的本构定律（表观弹性模量根据力的大小而变化），就可以从逻辑上解释实际现象。