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2相分離計算法を用いた生命分子ネットワーク解析により生命の設計原理の解明

使用两相分离计算方法通过生物分子网络分析阐明生命的设计原理

基本信息

批准号：
13208027
负责人：
倉田博之
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13208027/
关键词：
シミュレーションネットワーク生命大腸菌熱ショック応答

项目摘要

生命は単純で均一な要素が関連するのではなく、多様性をもつヘテロな要素が選択的に相互作用するシステムである。人工物システムとは根本的に設計の方法が異なると思われるが、その設計原理をどのように理解するのかについての方法論がない。我々はこれまでに2相分離法の計算方法を開発し、大腸菌の熱ショック応答の解析を行うことにより、生命のサブシステム間の相互作用は制御の複雑性が増加するにともないロバストになることを示した。他のサブシステムからの干渉を抑制して、目的の仕事を行うことが可能であることを示唆した。本研究では遺伝子発現調節、代謝、細胞分裂などに対して数学モデルを構築して、システム工学の視点から解析を行うことによって、生命分子ネットワークの設計原理を解明する。生命システムを分子レベルで高速にシミュレートする方法として、(1)2相分離計算法を開発し、それを用いて、(2)大腸菌熱ショック応答の制御のロバスト性を解析した。(1)生命分子反応を結合相と反応相に分離して、前者を代数方程式、後者を微分方程式で記述することによって高速計算を可能にした。(2)複雑性は全体からサブシステムを分離することを難しくしているように見える。しかし、大腸菌熱ショック応答をモデル化することによって、制御の複雑性がサブシステム間のロバスト性を向上させることを明らかにした。便宜的にモジュール化された生命分子ネットワークシステムを数学モデル化して解析している例は多いが、それらを本当にモジュール化することができるのかについて追求するために、モジュール間の相互作用についての研究した例はほとんどない。本研究は、モジュールの組み合わせによって、大規模生命システムを構築する研究の端緒となると考えられる。

Life is pure, homogeneous, diverse, and interactive. Artificial object system and fundamental design methods are different from each other, and the design principles are different from each other. The calculation method of the two-phase separation method is developed, and the analysis of the thermal response of Escherichia coli is carried out. The interaction between the life and the environment is controlled. He is the only one who has the right to do so. This study aims to clarify the design principles of molecular biology from the viewpoint of gene expression regulation, metabolism, cell division, and mathematical modeling. The method of high speed reaction of living organisms is as follows: (1) the development and application of two-phase separation calculation method;(2) the analysis of the control of Escherichia coli. (1)Life molecules combine phase and phase separation, the former algebraic equation, the latter differential equation, the latter high speed calculation (2)The complex nature of the problem is that it is difficult to separate the problem from the problem The bacteria in question are resistant to infection and are resistant to infection. The study of the interaction between biological molecules and their biological components is based on the analysis of the mathematical model. This study is aimed at exploring the implications of large-scale biological system construction.