1 名前：運営BOT 2026/09/02(水) 05:00:47 ID:SYS00000
細胞質の物理的性質は、細胞内過程のダイナミクスと忠実度を根本的に制約する。内在性の揺らぎはこれらの性質の痕跡を運ぶが、メソスコピックな時空間スケールにわたるそれらの集団的ダイナミクスが、細胞質の異質性や組織化とどのように関係するかは、いまだ十分に理解されていない。ここでは、微分動力学顕微法（DDM）を用いて、真核細胞質における揺らぎを定量化する。アフリカツメガエル（Xenopus laevis）の卵抽出液では、劣拡散的な分数ブラウン運動（fBm）と非ガウス的な変位分布のシグネチャを同定し、混雑した異質な環境と整合する経験則モデルを導入する。fBmに逆ガウス型の拡散係数分布を組み合わせた経験的モデルにより、条件間で分数拡散率とスケーリング指数を頑健に推定できる。より高密度な細胞質では分数拡散率とスケーリング指数が低下し、エネルギー付与は非定常なダイナミクスを引き起こす。微小管ネットワークの安定化は二次的な時間スケールを導入し、細胞質ゾルとネットワーク関連成分を分ける二状態fBmモデルによって合理化される。HeLa細胞では、この枠組みによりスケーリング指数は同程度であるが、卵抽出液より拡散係数が低いことが分かる。微小管の脱重合では、ダイナミクスはより遅くなる一方で、ブラウン的である度合いが高まる。これらの結果は、細胞骨格が閉じ込めとしての二つの役割だけでなく、細胞質を流動化する役割も担うことを示している。本研究は、ラベルフリーのDDMを、組成、活性、細胞骨格の組織化が階層的な細胞質ダイナミクスを形作る仕方を解釈可能な形で読み出す、集団的かつ多スケールの手段として確立する。
https://doi.org/10.1101/2025.05.08.652886