細胞の自己複製能と制御法則の理解

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、昨年度に投稿した複数の原著論文を出版し、またこれまで構築した理論をさらに発展させる研究を主に行った。昨年度まで、化学反応ネットワークのヘッセ幾何学構造を考えることで、質量作用の法則や理想気体などを仮定しない一般的な形で化学熱力学の構築を行った。その結果、まずは体積が一定である定積過程においてどのように平衡状態が決まるのかを定式化した。また、その理論的枠組みを体積が可変な定圧過程に応用することで、化学反応ネットワークが増殖あるいは減衰し続けるのか、平衡状態に至るのかを判別する外部環境の熱力学的条件を明らかにした。本年度は、そのような熱力学な拘束に加え、化学反応によって変化できる化学分子の分子数に代数的な拘束（化学量論的拘束）がある場合について数理的な解析と数値計算を行った。このような化学量論的拘束は細胞内の代謝反応ではしばしば見られるものである。その結果、同一の外部環境に置かれても、初期条件に依存して系がとりうる状態が制限されることに起因して、化学反応ネットワークが辿る運命（増殖・減衰・平衡化）が変化することを示した。この結果は、定圧過程における化学反応ネットワークの平衡状態がどのように決まるかを定式化し、また複数の拘束がある中でどのように細胞成長が実現するのかを理解する上でも重要な理論的知見を与えるものと考えている。以上の結果を現在原著論文としてまとめるため、投稿準備中である。