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Quantification of intracellular signaling efficiency by information thermodynamics

通过信息热力学量化细胞内信号传导效率

基本信息

批准号：
20K22619
负责人：
芦田慶太
金额：
$ 1.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-09-11 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K22619/
关键词：
ERK Ras 情報熱力学エントロピー細胞内シグナリング

项目摘要

本研究の目的は本当に細胞内シグナル伝達が情報熱力学的に効率的かを明らかにすることである。生物は進化によって、おそらく最適的な情報伝達を獲得していると考えられているが、生体内シグナルがどれくらい効率的なのかは未だ明らかでない。そこで本研究では、細胞内シグナリングの中でもMAPK/ERKパスウェイに着目し、イメージング実験ならびに情報熱力学的解析を組み合わせることで、RasーERK間の情報伝達効率を定量化、評価する。それによって、生物における情報伝達が本当に効率的かどうかを明らかにする。本年度は, 昨年度に引き続き主に情報熱力学を利用した解析手法に着目して研究をすすめた。昨年度は定常過程におけるエントロピー推定手法について検討したが、本年度は機械学習手法を利用した非定常過程でのエントロピー生成推定手法について検討した。手法提案論文の著者からプログラムを供与していただき、実際に動作することを確認した。また, 数値シミュレーションを利用してサンプルデータを作成することで、両手法の実験適用可能性を検討した。特に、推定に必要なサンプル数を検討した。また、実験に関しては、RasとERKの活性を同時に測定するために必要な遺伝子を決定した。

The purpose of this study is to clarify the efficiency of information thermodynamics. Biological evolution, the most appropriate information transmission, acquisition, research, biological evolution, the most appropriate information transmission rate, the most appropriate information transmission rate, the most appropriate information transmission rate. This study aims to quantify and evaluate the information transfer efficiency between Ras and ERK in the process of intracellular regulation. For example, if you want to know more, you can contact us at any time. This year, the main application of thermodynamics in the field of information technology was studied. Last year, the method of estimation of steady process was used. This year, the method of mechanical learning was used. The method of estimation of unsteady process was used. The author of the proposal paper is responsible for providing information and confirming the actual action. To explore the feasibility of using the method, the author proposes a new method to solve the problem. Special, presumptive and necessary number of cases The activity of Ras and ERK was determined simultaneously.