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化学反応のゆらぎと協同現象としての細胞現象の理論生物物理

Research Project

Project/Area Number 16770118
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biophysics
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

柴田 達夫  広島大学, 大学院理学研究科, 助教授 (10359888)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords反応のゆらぎ / シグナル伝達系ネットワーク / 走化性 / ネットワーク / 化学反応の揺らぎ
Research Abstract

これまで,シグナル伝達系における反応ゆらぎとシグナル増幅の関係に関する研究を進めてきた。その結果は,gain-fluctuation relationとしてまとめることが出来た。本年度はその結果を,細胞性粘菌の走化性シグナル伝達系に適用した。細胞性粘菌は,cAMPの濃度勾配を感じて,濃度の高い方へ向かって運動をする(走化性)。細胞の走化性の正確さを調べた実験によると,それは濃度勾配の大きさや,濃度の絶対値に依存していた。走化性の正確さはcAMPの濃度とともに上昇し,ある濃度で最大値を示し,さらにcAMPの濃度が上昇すると,正確さは逆に減少する。その結果を定量的に説明するために,走化性シグナル伝達系のシグナルとノイズの比,SN比を数理的求めた。実際のパラメータを代入すると,それは実験結果と見事に一致した。このことから,細胞の振る舞いには確かにシグナル伝達系における反応のノイズとその伝搬を考慮に入れる必要があることを示している。この理論を用いると,レセプターの数などのさまざまな生化学パラメータが変化したときに走化性の正確さがどのように変化するかを予言することが出来る。従って,ある変異株で走化性の効率が野生株に比較して変化したときに,どの生化学パラメータに変化があったのかを予測することが出来る。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2007 2006 2005 2004

All Journal Article (12 results)

  • [Journal Article] Stochastic signal processing and transduction in chemotactic response of eukaryotic cells2007

    • Author(s)
      Masahiro Ueda, Tatsuo Shibata
    • Journal Title

      Biophysical Journal (掲載決定)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 細胞に学ぶ確率的情報処理2007

    • Author(s)
      上田昌宏, 柴田達夫
    • Journal Title

      Bussei Kenkyu (Kyoto) 87

      Pages: 898-906

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 細胞のふるまいを"ゆらぎ"で読みとく2006

    • Author(s)
      柴田達夫
    • Journal Title

      BIONICS 3(12)

      Pages: 64-67

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 細胞はゆらぎに満ちている : 反応ノイズの生成,増幅と伝搬2006

    • Author(s)
      柴田達夫
    • Journal Title

      生物物理 46

      Pages: 194-200

    • NAID

      110004751708

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nonequilibrium self-organization phenomena in active Langmuir monolayers2006

    • Author(s)
      Tatsuo Shibata, Alexander S. Mikhailov
    • Journal Title

      Chaos 16(論文番号)

      Pages: 37108-37108

    • NAID

      120000878063

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nonequilibrium pattern formation in chiral Langmuir monolayers with transmembrane flows2006

    • Author(s)
      Tatsuo Shibata, Alexander S.Mikhailov
    • Journal Title

      Europhysics Letters 77

      Pages: 436-442

    • NAID

      120000878082

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] ゆらぐ細胞のシグナル伝達2006

    • Author(s)
      柴田達夫
    • Journal Title

      物性研究 85

      Pages: 663-667

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cross-talking of network motifs in gene regulations that generates temporal pulses and spatial stripes2005

    • Author(s)
      Shuji Ishihara, Koichi Fujimoto, Tatsuo Shibata
    • Journal Title

      Genes to cells 10

      Pages: 1025-1038

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 細胞の反応ゆらぎとシグナル伝達2005

    • Author(s)
      柴田達夫, 上田昌宏
    • Journal Title

      蛋白質 核酸 酵素 50

      Pages: 1940-1947

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cell is noisy2005

    • Author(s)
      Tatsuo Shibata
    • Journal Title

      Networks of Interacting Machines (ed.D.Armbruster, K.Kaneko, A.S.Mikhailov)

      Pages: 203-220

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Noisy signal amplification in ultrasensitive signal transduction2005

    • Author(s)
      Tatsuo Shibata, Koichi Fujimoto
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 102

      Pages: 331-336

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Amplification of noise in a cascade chemical reacsion2004

    • Author(s)
      Tatsuo Shibata
    • Journal Title

      Physical Review E 69

      Pages: 56218-56218

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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