細胞內(nèi)單分子運動的成像方法

【資料簡介】

隨著熒光顯微鏡觀察技術(shù)的飛速發(fā)展，如今科學家已發(fā)現(xiàn)：一個分子單位的波動及運動對生命機能具有重要作用，為了正確理解生命機能，必須要了解細胞內(nèi)分子的運動和波動。

 

從微生物到人類，所有的生命活動都是由細胞內(nèi)活體分子間的連續(xù)反應(yīng)——“生化學網(wǎng)絡(luò)”的活動而起源的。精密模擬、預(yù)測“生化學網(wǎng)絡(luò)”一舉一動的細胞模擬是正確理解生命活動、應(yīng)用和發(fā)展的重要基礎(chǔ)技術(shù)。目前應(yīng)用的細胞模擬大都僅能表現(xiàn)存在于細胞內(nèi)的分子互相作用的電路圖、分子數(shù)量增減的“網(wǎng)絡(luò)模式”以及表現(xiàn)細胞內(nèi)各處平均濃度差別的“濃度平均場模式”，并不考慮細胞內(nèi)單個分子的運動。

 

日本理化學研究所公布，該研究所基干研究所生化模擬研究小組高橋恒一組長與荷蘭科學家共同開發(fā)出一種創(chuàng)新型模擬法。這種模擬法能夠把細胞內(nèi)單個分子的運動精密地再現(xiàn)出來。

 

研究小組開發(fā)出的高性能粒子反應(yīng)擴散計算方法，能使以年為單位的計算時間縮短為數(shù)日，并且在原理上沒有系統(tǒng)誤差。因而實現(xiàn)了世界上細胞規(guī)模的單個分子運動的精密模擬。新的計算方法將應(yīng)用在日本正在開發(fā)的下一代超級計算機上，以期望進一步解讀細胞癌化的機理，通過對干細胞分化的預(yù)測和控制，在再生醫(yī)療領(lǐng)域有所突破。此外，通過對有用微生物的設(shè)計，也可能找到解決環(huán)境問題和能源問題的突破口。