抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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細胞質は,生物物理学的特性が細胞骨格動力学,相分離および幹細胞運命のような重要な細胞過程を調節する,複雑で,密集した,活発に駆動される環境である。これらの細胞質特性の変化についてはほとんど知られていない。ここでは,分裂酵母Schizosaccharomyces pombeの細胞質内の拡散を測定するために,遺伝的にコードされた多量体40nmナノ粒子(GEMs)の粒子追跡ナノレオロジーを採用した。個々のGEM粒子の見かけの拡散係数が400倍の範囲で変化し,一方,個々のセル間の平均粒子拡散性の違いは10倍の範囲に広がることを見出した。この不均一性の起源を決定するために,各実験トラックとセルがそれらの模擬対応物と一対一の対応を持つように,粒子-粒子ベースで実験統計を複製するGEM拡散の確率的シミュレーションを用いるDopelgangerシミュレーション法を開発した。これらのシミュレーションは,拡散性における大きな細胞内および細胞内変動が実験的変動によって説明できなかったが,細胞質粘度における広い細胞内および細胞内変動を仮定する確率モデルで再現できたことを示した。粘度のセル内およびセル間変動を組み合わせたシミュレーションは,GEM拡散における弱い非エルゴード性を予測し,実験データと一致した。この変化の起源を調べるために,GEM拡散率の分散は,温度,細胞骨格効果,細胞周期段階および空間位置のような因子にほとんど依存しないが,高浸透圧ショックにより拡大されることを見出した。まとめると,我々の結果は,細胞質が「ウェル混合」ではなく,40nmサイズスケールでの細胞内成分が個々の細胞内で劇的に異なる有効粘度,および遺伝的に同一の集団で異なる細胞で,非常に不均一な環境を示すという顕著な実証を提供する。これらの知見は細胞及び細胞内レベルでの生物学的ノイズの起源及び調節に重要な意味を持つ。細胞質の意義生物物理特性は多くの細胞過程に影響するが,分化から細胞骨格動力学への分化から,これらの特性をどのように厳密に制御するかについてはほとんど知られていない。拡散のレンズを通して細胞質不均一性を分析するための実験と計算を組み合わせたアプローチを開発した。各細胞で測定した全ての粒子の平均を比較するとき,見かけの細胞質粘度は,個々の細胞内で100倍以上,また個々の細胞間で10倍以上大きく変化することを見出した。分散は,温度,細胞骨格,細胞周期段階,および局在性にほとんど依存しなかったが,高浸透圧ショック下で拡大した。これは,細胞質不均一性が細胞内と細胞間の生物学的変動に大きく寄与し,拡散に依存する細胞過程に重要な意味合いを持つことを示唆する。グラフ抽象的O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200HEIGHT=156SRC=「FIGDIR/小/491518v3_ufig1.gif」ALT=「Figure1」>Viewor version(42K):org.highwire.dtl.DTLVardef@1eca01dorg.highwire.dtl.DTLVardef@3d1eeorg.highwire.dtl.DTLVardef@cb72baorg.highwire.dtl.DTLVardef@d94e44_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG。【JST・京大機械翻訳】
