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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

研究課題

研究課題/領域番号 14F04811
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

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

研究分担者 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
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2016年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2015年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2014年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
キーワードシグナル伝達系 / ロバストネス / 力学系 / 応答 / 敏感性 / MAPキナーゼ
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Dynamics Robustness of Linear Signaling Cascades2017

    • 著者名/発表者名
      J.T.Young, T.S.Hatakeyama, K. Kaneko
    • 雑誌名

      PLoS Comp. Biol.

      巻: 13 号: 3 ページ: e1005434-e1005434

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1005434

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Duration Robustness of Linear Signaling Cascades2016

    • 著者名/発表者名
      J.T. Young
    • 学会等名
      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」
    • 発表場所
      広島大学、広島、日本
    • 年月日
      2016-03-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Properties of Linear Signaling Cascades and Their Properties2016

    • 著者名/発表者名
      J.T. Young
    • 学会等名
      winter q-bio
    • 発表場所
      Sheraton Waikiki、ハワイ、米国
    • 年月日
      2016-02-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Duration Robustness of Linear Signaling Cascades2015

    • 著者名/発表者名
      J.T. Young
    • 学会等名
      High-Dimensional data for the design principles of life
    • 発表場所
      QBiC、大阪、日本
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Duration Robustness of Linear Signaling Cascades2015

    • 著者名/発表者名
      J.T. Young
    • 学会等名
      8th International Conference on Engineering of Chemical Complexity
    • 発表場所
      TUM Institute for Advanced Study、ミュンヘン、ドイツ
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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