真核細胞の信号伝達系まるごとシミュレーションのためのグリーン関数反応動力学法開発

• 研究課題/領域番号: 25711011
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 高橋 恒一 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, チームリーダー (20514508)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
• キーワード: 並列化 / シミュレーション / 細胞生物学 / 細胞 / 細胞シミュレーション / 反応拡散系 / グリーン関数動力学法 / 生化学反応ネットワーク / シグナル伝達系 / シグナル伝達 / 反応拡散 / 並列計算 / グリーン関数

研究成果の概要

真核生物のシグナル伝達経路は、発生、分化やがんなど人の営みに深くかかわる様々な細胞現象の根幹をなしている。その原理を解明しようとする計算生物学の分野でも研究が続けられてきたが、細胞膜や核、染色体などの複雑な構造を含む細胞内でほんの数個の分子のふるまいが決定的な意味を持つシグナル伝達経路を分子一つ一つのふるまいから計算することはこれまで非常に困難であった。我々はこの困難を解決すべくグリーン関数動力学法と呼ばれる新規技法を開発し、厳密かつ高速な反応拡散シミュレーションを実現した。本研究ではこれをさらに並列化することでひとつの細胞をまるごと含めたシグナル伝達経路の1分子粒度での計算を可能にした。