シグナル伝達ネットワークの力学系的特性とその進化の理解

次の２点を中心に研究を進めた。まず、これまでに提案した動的ロバストネスについては、その条件をパラメタのくりこみとして定式化し、上流での変化がシールドされる仕組みを明らかにした。これによりモデルの詳細によらない形での動的ロバストネスの表現をおこなった。またシグナル伝達系のいくつかのモデルで、この現象が一般に生じることを示した。それらをふまえて投稿していた論文の改訂をおこなった。この論文は現在PLoSComputationalBiology誌に、動的ロバストネスの第一段として出版された。次に、シグナル伝達系の刺激への応答に関して その緩和過程が、単純な指数関数でなく、途中でほぼ変化しないプラトー領域が生じることを昨年度までに見出していたが、そのメカニズムを力学系理論で明らかにした。これは力学系でのヌルクラインが漸近するために軌道がその近辺で動きにきくなる、ということで理解された。これにより反応系がどのような条件をみたせば、こうした遅い緩和が生じるかを明らかにした。一方で、シグナル伝達系は直列、並列な反応ネットワークをも含むので、これまでに調べた基本ネットワーク・モチーフを組み合わせたシミュレーションを進めて、段階的に緩和プラトーが生じる例を構築した。この仕組みを用いれば、遅いプロセスとして、長期の状態保持がつくられ、それは細胞の動的記憶過程とも関係するので、生物学的意義も議論した。以上、シグナル伝達ネットワークでの動的過程に関して、緩和過程自体のロバストネスと緩和プラトーという概念を提唱し、力学系解析により敷衍化を行い、今後の生物系への応用の基盤を与えた。

次の２点を中心に研究を進めた。まず、これまでに提案した動的ロバストネスについては、その条件をパラメタのくりこみとして定式化し、上流での変化がシールドされる仕組みを明らかにした。これによりモデルの詳細によらない形での動的ロバストネスの表現をおこなった。またシグナル伝達系のいくつかのモデルで、この現象が一般に生じることを示した。それらをふまえて投稿していた論文の改訂をおこなった。この論文は現在PLoSComputationalBiology誌に、動的ロバストネスの第一段として出版された。次に、シグナル伝達系の刺激への応答に関して その緩和過程が、単純な指数関数でなく、途中でほぼ変化しないプラトー領域が生じることを昨年度までに見出していたが、そのメカニズムを力学系理論で明らかにした。これは力学系でのヌルクラインが漸近するために軌道がその近辺で動きにきくなる、ということで理解された。これにより反応系がどのような条件をみたせば、こうした遅い緩和が生じるかを明らかにした。一方で、シグナル伝達系は直列、並列な反応ネットワークをも含むので、これまでに調べた基本ネットワーク・モチーフを組み合わせたシミュレーションを進めて、段階的に緩和プラトーが生じる例を構築した。この仕組みを用いれば、遅いプロセスとして、長期の状態保持がつくられ、それは細胞の動的記憶過程とも関係するので、生物学的意義も議論した。以上、シグナル伝達ネットワークでの動的過程に関して、緩和過程自体のロバストネスと緩和プラトーという概念を提唱し、力学系解析により敷衍化を行い、今後の生物系への応用の基盤を与えた。