会議発表用資料 生物相互作用ネットワークモデルが示唆する単純なルール:ちいさな転写因子網、中くらいの神経回路網、大きな食物網の数理

坂田, 克己  ,  山下, 祥平  ,  日高, 拓未  ,  大柳, 一  ,  小松, 節子  ,  齋藤, 俊行

2016-11-30
内容記述
我々は、ヒトTHP-1骨髄単球白血球細胞にPMA(ホルボール・ミリスタート・アセタート)刺激を与えた時の発現時系列プロファイルデータ(genomenetwork.nig.ac.jp)から、1600個のヒト転写因子を含むシステムワイドな競合チャンネル様構造を見出した。このネットワーク構造検出では、線形共発現モデルへの適合度パターンが類似している転写因子をクラスタに纏める方法を用いた。又、二つのクラスタに含まれる転写因子間の相互作用エッジの割合が統計的有意である場合に、クラスタ間に相互作用が有るものと判定した(Sakata et al. 2015)。次に生物ネットワークの文献調査を行ったが、上述の転写ネットワーク解析で検出されたシステムワイドな競合チャンネル様構造に類似のネットワーク構造が、神経回路網(Machens et al. 2005)及び生態システム(Rooney et al. 2006)でも提示されていた。又、競合チャンネル様構造に類似した競合する二つの要素からなるシステムを表す微分方程式モデルは、転写システム(Huang et al. 2007)、神経網システム(Machens et al. 2005)、食物網システム(Drury and Lodge, 2009)の三種類のシステムについて報告されていた。更に、転写システム、神経網システム、食物網システムの各システムを、競合する二つの要素で表した微分方程式モデルを対象に、擾乱に対する安定性解析を行った。その結果、三種類のモデルから描かれるベクトル場に二つの共通性が見られた:(1)ヌルクライン(微分量がゼロとなる点の集合)の形状は右下がりである。(2)固定点(x, y両者とも微分量がゼロとなる点)のヌルクライン上配置は、安定な固定点、不安定な固定点、安定な固定点の順番である。そこで、三種類のモデルから一般化した微分方程式モデルを設定し、その一般化モデルに対し、詳細な安定性解析を行った。その結果、状態量が安定存在するプライマリな条件は自己作用項であること、穏やかな相互依存性は状態量の安定共存に有効であることが示唆された。講演では、以上述べたことに加え直近の解析を含めた発表を行う。
第39回日本分子生物学会年会

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