研究課題/領域番号 |
19H03196
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研究機関 | 京都大学 |
研究代表者 |
望月 敦史 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (10304726)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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キーワード | 恒常性 / ネットワーク / 感度解析 / 分岐解析 / 数理理論 / 細胞周期 / チェックポイント制御 |
研究実績の概要 |
恒常性は外部環境のパラメータの変化に対し、システムの動態の定常解の応答が小さいこと、すなわち感度解析における頑健性と理解できる。また恒常性の破たんは、外部環境に相当するパラメータが大きく変化した時、解が質的に振る舞いを変えること、すなわち定常解の分岐として理解できる。この考え方に基づき、複数の生命システム生命システムを解析し、恒常性が生まれる原理とそれが破綻する機構をネットワーク構造から解析した。 2020年度年度は、細胞周期システムのチェックポイント制御の解明を目指して、数理解析を行った。細胞周期は複数種のCdkやサイクリンといったタンパク質の活性によって調節されており,これらの間に多くの正や負のフィードバックを含む複雑なシステムである。G1期からS期,あるいはG2期からM期へ移行するためには、それぞれ異なるCdk/サイクリン複合体のスイッチ様の活性化が必要である。しかし、これら二種の複合体は、ネットワーク中で反応を介してつながっており、また共通の分子が双方の複合体の活性制御に寄与している。このようなシステムで、ステージ特異的な細胞周期進行がなぜ実現可能なのかは、不明であった。 サイクリン分子の合成やリン酸化など、システムに含まれる24の各反応の活性変化により、活性化型Cdc2-Cdc13複合体およびCdc2-Cig2複合体の濃度がどのように変化するか、構造感度解析により決定した。その結果、Cdc2-Cdc13複合体およびCdc2-Cig2複合体は互いにオーバーラップがない別々の反応群の活性変化によってのみ濃度変化を示すことが明らかになった。この結果は、2つの複合体が異なる2つの緩衝構造に含まれ、かつ、これら緩衝構造の交わりに2つの複合体のどちらもが含まれないことに由来する。すなわち、G1-S移行とG2-M移行が独立に制御される仕組みは、緩衝構造に由来する可能性が示された。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
数理理論の構築は順調に進み、論文作成を進めている。また具体的な生命現象の解明を目指して、実験生物学者と共同研究を行っている。細胞周期システムについて、数理解析の枠組みが進んでいる。研究はおおむね順調に進んでいる。
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今後の研究の推進方策 |
今後も理論解析を進め、論文業績につなげたい。また具体的な生命現象の解明を目指して、実験生物学者と共同研究を進める。細胞周期システムについて、制御の独立性が実現される条件を理論的に決定し、実際の酵母の系で条件を破壊する摂動実験を行うことにより、検証したい。
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