生化学ネットワーク記述計算言語の意味論-局所性と因果律の解明-

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25400195
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 浜野 正浩 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 研究員 (50313705)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: rule based modelling / kappa 計算 / 化学マスター方程式 / 確率プロセス計算 / 定常状態 / stochastic petri net

Outline of Annual Research Achievements

研究テーマの一つのstochasticな因果律の解明のため、RNAポリメラーゼの転写伸長制御のメカニズムを、kappa計算による統語論とその意味論としての化学マスター方程式を構成することによりモデル化することを試みている。RNA伸長は、転写伸長複合体(TEC)のサイト上のコンパクトな相互作用により記述できるため、確率プロセス計算を用い捉えられることができ、生成消滅する化学種に対するマスター方程式が構成できる。
様々な、ヴァリエーションの生化学的な伸長パスウェーが知られ提案されているが、Rule basedな言語の枠組みを用いると、その中には、モデル抽象化とモデル精錬化の関連にあるものがあり、ある種の随伴性を満たすことがかってきた。さらに、それらのある抽象化は、化学マスター方程式で知られているquasi-steady-state近似で得られるものであることが分かってきた。
これらを通じて伸長パスウェーの熱力学的意味を、上で構成したマスター方程式やstochastic petri netのグラフ構造から定まる定常状態の存在やマルコフ連鎖の吸収性への特徴付けに還元することができた。
さらにより動的な、非平衡状態や、転写伸長制御の後退(back tracking)や停止(pausing)をとらえるためには、自由エネルギーをどのように計算モデルに取り入れるかが必要となり考察中である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

十分なエフォートがとれなかった。
成果発表や論文投稿が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

今年度までの研究実績を至急投稿するとともに、より一般的に、生物学的な具体例によらない当研究テーマの考察を、化学反応ネットワーク理論を足がかりに進める。
さらに手つかずの２つの研究テーマ、生物制御構造でのfeed back、Master方程式の化学Langevin方程式近似の計算論的意味の考察を始める。

Causes of Carryover

計画していた旅費を執行できなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度(最終年度)に集中的に成果発表(海外旅費)を行う。
現在投稿準備中の論文をさらに国際会議発表にあたえ、関連研究者との研究打ち合わせを行なう。