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シグナル伝達ネットワークの力学系的特性とその進化の理解

Research Project

Project/Area Number 14F04811
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Biophysics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

金子 邦彦  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (30177513)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YOUNG JONATHAN  東京大学, 大学院総合文化研究科, 外国人特別研究員
YOUNG Jonathan  東京大学, 総合文化研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2015: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2014: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Keywordsシグナル伝達系 / ロバストネス / 力学系 / 応答 / 敏感性 / MAPキナーゼ
Outline of Annual Research Achievements

次の2点を中心に研究を進めた。
まず、これまでに提案した動的ロバストネスについては、その条件をパラメタのくりこみとして定式化し、上流での変化がシールドされる仕組みを明らかにした。これによりモデルの詳細によらない形での動的ロバストネスの表現をおこなった。またシグナル伝達系のいくつかのモデルで、この現象が一般に生じることを示した。それらをふまえて投稿していた論文の改訂をおこなった。この論文は現在PLoSComputationalBiology誌に、動的ロバストネスの第一段として出版された。
次に、シグナル伝達系の刺激への応答に関して その緩和過程が、単純な指数関数でなく、途中でほぼ変化しないプラトー領域が生じることを昨年度までに見出していたが、そのメカニズムを力学系理論で明らかにした。これは力学系でのヌルクラインが漸近するために軌道がその近辺で動きにきくなる、ということで理解された。これにより反応系がどのような条件をみたせば、こうした遅い緩和が生じるかを明らかにした。一方で、シグナル伝達系は直列、並列な反応ネットワークをも含むので、これまでに調べた基本ネットワーク・モチーフを組み合わせたシミュレーションを進めて、段階的に緩和プラトーが生じる例を構築した。この仕組みを用いれば、遅いプロセスとして、長期の状態保持がつくられ、それは細胞の動的記憶過程とも関係するので、生物学的意義も議論した。
以上、シグナル伝達ネットワークでの動的過程に関して、緩和過程自体のロバストネスと緩和プラトーという概念を提唱し、力学系解析により敷衍化を行い、今後の生物系への応用の基盤を与えた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Dynamics Robustness of Linear Signaling Cascades2017

    • Author(s)
      J.T.Young, T.S.Hatakeyama, K. Kaneko
    • Journal Title

      PLoS Comp. Biol.

      Volume: 13 Issue: 3 Pages: e1005434-e1005434

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1005434

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Duration Robustness of Linear Signaling Cascades2016

    • Author(s)
      J.T. Young
    • Organizer
      生命動態システム科学四拠点・CREST・PRESTO・QBiC 合同シンポジウム「生命動態の分子メカニズムと数理」
    • Place of Presentation
      広島大学、広島、日本
    • Year and Date
      2016-03-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Properties of Linear Signaling Cascades and Their Properties2016

    • Author(s)
      J.T. Young
    • Organizer
      winter q-bio
    • Place of Presentation
      Sheraton Waikiki、ハワイ、米国
    • Year and Date
      2016-02-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Duration Robustness of Linear Signaling Cascades2015

    • Author(s)
      J.T. Young
    • Organizer
      High-Dimensional data for the design principles of life
    • Place of Presentation
      QBiC、大阪、日本
    • Year and Date
      2015-08-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Duration Robustness of Linear Signaling Cascades2015

    • Author(s)
      J.T. Young
    • Organizer
      8th International Conference on Engineering of Chemical Complexity
    • Place of Presentation
      TUM Institute for Advanced Study、ミュンヘン、ドイツ
    • Year and Date
      2015-06-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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