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概日時計における頑健性と可塑性の互恵関係の理論的解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K18512
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

畠山 哲央  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (50733036)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード理論生物物理学 / 頑健性 / 可塑性 / 力学系 / 非線形 / 非線形力学系 / 適応 / ホメオスタシス / システム生物学 / 反応拡散パタン / 時間生物学
研究成果の概要

概日時計は、温度や栄養濃度などの環境変化に対して、周期の頑健性と位相の可塑性を示すが、どのように頑健性と可塑性を両立しているのかはわかっていなかった。そこで、まず異なる複数の概日時計のモデルを理論的に解析することによって、周期が頑健になればなるほど、位相は可塑的になるという、互恵関係が成立することを明らかにした。さらに、この互恵関係は、リミットサイクル上での適応現象によって引き起こされることを明らかにした。
また、頑健性と可塑性の互恵関係を、空間パタンや遺伝子発現ダイナミクスなどにおいても見いだすことができた。これは、互恵関係が様々な生命現象において普遍的であることを示唆する。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 備考 (1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
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Metabolic dynamics restricted by conserved carriers: Jamming and feedback2017

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Tetsuhiro S.、Furusawa Chikara
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 13 号: 11 ページ: e1005847-e1005847

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1005847

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生体リズムの頑健性と可塑性2017

    • 著者名/発表者名
      畠山哲央、金子邦彦
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 57 号: 4 ページ: 186-190

    • DOI

      10.2142/biophys.57.186

    • NAID

      130005866062

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robustness of spatial patterns in buffered reaction-diffusion systems and its reciprocity with phase plasticity2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama, Kunihiko Kaneko
    • 雑誌名

      Physical Review E Rapid Communications

      巻: 95 号: 3 ページ: 030201-030201

    • DOI

      10.1103/physreve.95.030201

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reciprocity Between Robustness of Period and Plasticity of Phase in Biological Clocks2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama and Kunihiko Kaneko
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 21 号: 21 ページ: 218101-218101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.218101

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A quantitative law of homeostasis in the gene regulatory network through the evolutionary process2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama
    • 学会等名
      Evolution of Diversity
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reciprocity between robustness and plasticity in temporal and spatial pattern formation systems2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama
    • 学会等名
      Information transmission in biological systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Robustness of spatial pattern in buffered reaction-diffusion systems and Its Reciprocity with the Phase Plasticity2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama, Kunihiko Kaneko
    • 学会等名
      2017 Winter Q-Bio
    • 発表場所
      ハワイ(アメリカ)
    • 年月日
      2017-02-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reciprocity between Robustness and Plasticity in the Biological clock and in the Reaction-diffusion System2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama, Kunihiko Kaneko
    • 学会等名
      1st Biology for Physics Conference
    • 発表場所
      バルセロナ(スペイン)
    • 年月日
      2017-01-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遺伝子発現ネットワークにおける頑健性と可塑性の進化2017

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Reciprocity between Robustness and Plasticity as a Universal Quantitative Principle in Biology2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama
    • 学会等名
      EMBO Conference Quantitative Principles in Biology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アロステリック型生体分子における遅い緩和とKinetically constrained modelとの関わり2017

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央
    • 学会等名
      日本物理学会第72 回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Kinetically constrained model in the allosteric biomolecule2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama
    • 学会等名
      International Workshop on Glasses and Related Nonequilibrium Systems
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reciprocity between Robustness of Period and Plasticity of Phase in Biological Oscillators2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama, Kunihiko Kaneko
    • 学会等名
      STATPHYS26
    • 発表場所
      リヨン(フランス)
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物時計における周期の頑健性と位相の可塑性の互恵的関係2016

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央
    • 学会等名
      生命動態の分子メカニズムと数理
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-03-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命システムにおける頑健性と可塑性の互恵的関係 ~体内時計を例として~2016

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央
    • 学会等名
      統計物理学懇談会
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2016-03-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Simple Motif of Metabolic Reactions Shows Robustness against Internal and External Fluctuations2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama and Chikara Furusawa
    • 学会等名
      Annual wInter Q-bio meeting
    • 発表場所
      ハワイ
    • 年月日
      2016-02-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reciprocity between robustness and plasticity as a universal quantitative law in biology2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama
    • 学会等名
      Lake Como School of Advanced Studies: Quantitative Laws II
    • 発表場所
      コモ(イタリア)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 空間パターン形成における頑健性と可塑性の関係2016

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央、金子 邦彦
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Reciprocity between robustness and plasticity in biological oscillators2016

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央、金子 邦彦
    • 学会等名
      日本生物物理学会第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamic protein phosphorylation as a time “scale” machine2016

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央
    • 学会等名
      日本生物物理学会第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素量変化による生命システムの時間スケール制御2015

    • 著者名/発表者名
      畠山 哲央
    • 学会等名
      BMB2015
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reciprocity between robustness of the period and plasticity of the phase2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama and Kunihiko Kaneko
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Reciprocity relationship between robustness of the period and plasticity of the phase2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro S. Hatakeyama
    • 学会等名
      Models of Life
    • 発表場所
      コペンハーゲン
    • 年月日
      2015-08-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 【研究発表】生物は変わらないために変わる ~周期が変わらない体内時計が時 刻合わせできる理由を解明~

    • URL

      http://www.c.u-tokyo.ac.jp/info/news/topics/20151125170530.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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