| 研究実績の概要 |
分子の少数性・離散性に起因する様々な現象がこれまで議論されてきたが、これらの現象を統一的に理解する枠組みが存在しなかった。また、細胞内においてこういった現象がどのような機能を果たしうるのかも不明であった。本研究では、少数性現象の基礎理論構築と、細胞内少数性現象の探索を目的として以下の二つの研究を行った。
(1)平衡状態における濃度分布に注目し、少数性効果を数理的に特徴づける手法を確立した。この手法により、過去に報告されてきた少数性現象を統一的に理解できる。また「いくつからが少数なのか」などといった問題にも答えることができるようになった。また、この手法を用いて、1,2種の化学種からなる単純な化学反応モチーフを全列挙し、どのモチーフが少数性効果を持ち得て、どのようなモチーフが持ち得ないのかのリストを作成した。このようなモチーフのリストは、実際の生体内化学反応における少数性効果を探索する際に非常に重要なヒントになりうる。また、in vitroで実際に少数性効果を持つ系を構築するといった合成生物学的アプローチを可能にすると期待される。
(2)実際の細胞内の少数性現象の例として、キネシンが分子の数に依存して進む方向を変えるという現象の数理モデルによる解析を行った。この現象は、微小管をプラス端あるいはマイナス端方向に輸送するという相反する機能が、一種類のキネシン分子に埋め込まれているという興味深い例になっている。
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