培養心筋細胞系における拍動パターンの時空間ダイナミクスとその生物学的意義

培养心肌细胞系统搏动模式的时空动态及其生物学意义

基本信息

批准号：
03J05494
负责人：
原田崇広
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J05494/
关键词：
非平衡Langevin系揺動散逸定理エネルギー論生体分子モーター培養心筋細胞パターン形成拍動リズム分子モーターランジュバン系細胞共培養系クラスター形成相分離同期現象非平衡系の実効温度光ピンセット熱ラチェット心筋細胞カルシウム波

项目摘要

前年度までに、非平衡Langevinモデルの揺らぎと散逸の関係について、簡単な等式関係が成立することを発見していた。この結果によると、非平衡状態にある系において、揺らぎと応答の関係(揺動散逸定理)の破れの度合いが、系が単位時間あたりに散逸するエネルギーの量と、簡単で一般的な等式関係にあることが分かる。本年度は、この結果をさらに拡張し、これまで知られていた様々な種類の非平衡Langevinモデルにおいても、同じ等式関係か、場合によってそれを少し拡張したものが厳密に成立するということを一般的に明らかにした。このようなモデルには、生体分子モーターのモデルとして活発に研究がおこなわれているBrownian motorモデルも含まれる。こうした結果から、我々が前年度に得た、揺らぎ-応答関係の破れとエネルギー散逸率との等式関係は、非平衡Langevinモデルでは系の詳細に依存しない、普遍的な関係であることが分かった。これらの結果はPhysical Review Letters誌とPhysical Review E誌に発表された。培養心筋細胞系のパターン形成現象については、前年度までに、心筋細胞自体の拍動によって発生する周期的張力が、細胞同士のクラスター形成の駆動力になっているという示唆を得ていた。本年度は、その仮説を更に裏付けるために、細胞集団のダイナミクスをマルコフ確率過程によってモデル化し、その挙動を数値的に調べる事によって、周期的張力の発生によって細胞クラスターの形成が促進され得る事を確認した。またそうした考察を通して、細胞と培養基板および周辺の細胞との接着力の重要性を認識した。こうした結果をまとめて、Progress of Theoretical Physics supplement誌に論文を発表した。

到上一年，人们发现在不平衡模型的波动与传播之间的关系中将建立一个简单的形式关系。根据这个结果，在非平衡系统中，系统围绕单位小时的能量程度是波动和响应（摇动驱动器）的泪水程度和简单的公式。它是相关的。今年，这一结果已进一步扩展，并且在到目前为止已知的各种非平衡模型中，通常严格确定了相同的公式或某些情况下会严格建立。这样的模型包括布朗运动模型，这些模型被积极研究为生物分子电动机的模型。从这些结果中可以发现，上一年我们获得的波动响应关系与能源宽敞的速度之间的形式关系是一种普遍关系，不取决于非平衡langevin中系统的细节型号。这些结果发表在物理评论的信和物理评论中。到上一个财政年度，心肌细胞本身的周期性张力引起了细胞本身之间簇形成的驱动力，这是coocoocytomic细胞系统簇形成的驱动力。在这个财政年度，为了进一步支持该假设，细胞组的动力学将通过Marcov概率过程进行建模，并且行为的发生可以促进由于周期性张力的发生而促进细胞簇的形成。通过这种考虑，我们认识到细胞，培养板和周围细胞之间粘合力的重要性。总而言之，在理论物理学杂志的进度中发表了一篇论文。