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サーカディアンリズムの温度補償性を導く分子反応ダイナミクスの数理的研究

导致昼夜节律温度补偿的分子反应动力学的数学研究

基本信息

批准号：
03J07807
负责人：
黒澤元
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

サーカディアンリズムの基本はフィードバック制御がもたらす不安定性にある.時計遺伝子が転写されてmRNAを作り,これは細胞質においてタンパク質に翻訳される.タンパク質が核に入り自らの遺伝子転写を抑制する.このネガティブフィードバックにより自律的なリズムが作られている.化学反応は温度によって速度が大きく変化する.ところが化学反応系がつくり出したサーカディアンリズムは,幅広い温度領域において周期がほとんど変化しないという「周期の温度補償性」を示す.これは細胞周期系などでは見られない性質である.本研究は、遺伝子タンパク質ネットワークが温度に対する周期のロバストネスを創発する条件を明らかにすることを目指し数理的研究を行った.フィードバックループの各反応ステップが全体の周期に及ぼす影響を,固有値の感度解析により調べた.そして速度上昇の及ぼす全体の周期に対する影響が,1.飽和度によって,2.さらに分子反応ネットワーク上の場所によって,正反対になることを発見した.mRNA分解を含め,多くの反応の速度上昇は,周期を短くする一方,転写やタンパク質分解反応が速くなるとき,逆に全体の周期は長くなる.このときインループ反応が未飽和であるほど,転写の周期に及ぼす影響は大きくなることがわかった.この結論は異なる仮定に基づく数理モデルにおいても,一般的に成り立つことを大規模数値シミュレーションにより確かめた.さらに反応の温度依存性を取り込んだモデルを構築し,全体の周期の温度依存性を解析することによって,mRNA分解の温度依存性を小さくし,逆にタンパク分解・あるいは転写いずれかの反応の温度依存性を大きくすることにより,周期の温度補償性を創り出せることを明らかにした.

The basic principle of the system is instability. The time sequence of the gene is expressed in mRNA, which is expressed in cytoplasm. The quality of the core is controlled by the natural environment. This is the first time I've ever seen a woman in my life. Chemical reaction temperature change rate is very high. The chemical reaction system is shown as "periodic temperature compensation" in the amplitude and temperature domain. The cell cycle system is not the same as the nature. This study is aimed at studying the mathematical conditions for the development of temperature dependent periodic processes. The sensitivity analysis of the inherent value of each feedback station is adjusted due to the overall cycle and influence. 1. Saturation, 2. Molecular reaction, 2. Positive reaction, 3.mRNA decomposition, 3. Reverse reaction, 3. Reverse reaction, 4. The cycle of writing and the influence of writing are not saturated. This conclusion is based on the fact that the mathematical model is different, and the general model is different. The temperature dependence of the mRNA is determined by analyzing the temperature dependence of the whole cycle. The temperature dependence of mRNA decomposition is determined by analyzing the temperature dependence of mRNA decomposition.