生体分子間相互作用と局在に関する空間シミュレーションモデル

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  • Simulation Model for Interactions and Localization of Biological Molecules
  • セイタイ ブンシ カン ソウゴ サヨウ ト キョクザイ ニ カンスル クウカン シミュレーション モデル

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分子イメージング技術の進歩によって細胞内における時空間の分子運動を視覚化することができるようになった．しかしながら，観察された分子レベルの運動がどのようなメカニズムの帰結として生じているのかについての説明はこれまでのところ推測の域を出ていないようである．我々は細胞における分子運動，相互作用，局在，などの理論解析のための，三次元空間内における粒子の反応拡散シミュレーションアルゴリズムを提案する．細胞表面における分子間相互作用のシミュレーションを行うことにより，クラスタリングドメイン（約 0.2 um）の生成を見い出した．このドメインを構成する分子の軌跡は「ホップ拡散」を再現する．これらの結果は，局在を理論的に解析するために，我々のアプローチが有望であることを示している．

Spatio-temporal dynamics within cells can now be visualized at appropriate resolution, due to the advances in molecular imaging technologies. However, little is known concerning how molecular-level dynamics affect properties at the cellular level. We propose an algorithm designed for three-dimensional simulation of the reaction-diffusion dynamics of molecules, based on a particle model. Snapshot images taken from simulated molecular interactions on the cell-surface revealed clustering domains (size ～0.2 um) associated with rafts. Sample trajectories of raft constructs exhibited “hop diffusion”. These domains corralled the diffusive motion of membrane proteins. These findings demonstrate that our approach is promising for modelling the localization properties of biological phenomena.

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